JPWO2011070710A1 - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Abstract

セパレータ(6)は、正極(4)と負極(5)との間に配置されており、主体層(6A)と複数の薄膜(6B),(6C)とを有している。複数の薄膜(6B),(6C)のそれぞれは、主体層(6A)よりも薄い膜厚を有しており、主体層(6A)よりも小さなイオン透過率を有している。また、複数の薄膜(6B),(6C)は、相異なるイオン透過率を有している。The separator (6) is disposed between the positive electrode (4) and the negative electrode (5), and has a main layer (6A) and a plurality of thin films (6B) and (6C). Each of the plurality of thin films (6B) and (6C) has a smaller film thickness than the main layer (6A), and has an ion transmittance smaller than that of the main layer (6A). The plurality of thin films (6B) and (6C) have different ion transmittances.

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

近年、環境問題の点から電気エネルギーによる自動車の駆動が要求されており、また、大型工具用電源等の直流化が要求されている。これらの要求を満たすために、急速に充電が可能であるとともに大電流を放電可能な小型且つ軽量な二次電池が要望されている。このような要望を満たす典型的な二次電池としては、非水電解質二次電池(以下では単に「電池」と記す場合がある。)が挙げられる。   In recent years, there has been a demand for driving automobiles with electric energy from the viewpoint of environmental problems, and there has been a demand for direct current for power supplies for large tools and the like. In order to satisfy these requirements, there is a demand for a small and lightweight secondary battery that can be charged quickly and discharge a large current. As a typical secondary battery satisfying such a demand, a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter sometimes simply referred to as “battery”) may be mentioned.

非水電解質二次電池は、正極と負極とセパレータとを備えている。正極では、リチウムイオンと可逆的に電気化学反応をする材料(正極活物質,リチウムを含む複合酸化物)が正極集電体に保持されている(特許文献1参照)。負極では、リチウムを吸蔵及び放出可能な材料(負極活物質,例えば黒鉛又は錫合金)が負極集電体に保持されている(特許文献2参照)。セパレータは、正極と負極との間に介在されており、正極と負極との間に短絡が生じることを防止するとともに電解液を保持している。電解液では、リチウム塩(例えばLiClO又はLiPF)が非プロトン性の有機溶媒に溶解されている。The nonaqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator. In the positive electrode, a material that reversibly electrochemically reacts with lithium ions (positive electrode active material, lithium-containing composite oxide) is held in the positive electrode current collector (see Patent Document 1). In the negative electrode, a material capable of occluding and releasing lithium (negative electrode active material such as graphite or tin alloy) is held in the negative electrode current collector (see Patent Document 2). The separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode, prevents a short circuit from occurring between the positive electrode and the negative electrode, and holds the electrolytic solution. In the electrolytic solution, a lithium salt (for example, LiClO 4 or LiPF 6 ) is dissolved in an aprotic organic solvent.

非水電解質二次電池は次に示す方法に従って製造される。まず、正極及び負極のそれぞれを薄膜シート又は箔状に成形し、セパレータを介して正極及び負極を積層する又は渦巻き状に捲回する。このようにして作製した電極群を電池ケース(鉄,アルミニウム又はステンレス等の金属製であっても良いし、ニッケルメッキ等がケース表面に施されたものであっても良い)内に収容し、非水電解液をこの電池ケース内に注入する。その後、蓋板で電池ケースの開口部を密封する。金属製の電池ケースの代わりにアルミラミネートフィルムを用いても良い。   The nonaqueous electrolyte secondary battery is manufactured according to the following method. First, each of the positive electrode and the negative electrode is formed into a thin film sheet or a foil shape, and the positive electrode and the negative electrode are laminated or wound in a spiral shape via a separator. The electrode group thus produced is housed in a battery case (may be made of metal such as iron, aluminum or stainless steel, or nickel plating or the like may be applied to the case surface) A non-aqueous electrolyte is injected into the battery case. Then, the opening part of a battery case is sealed with a cover plate. An aluminum laminate film may be used instead of the metal battery case.

特開平11−7958号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-7958 特開平11−242954号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-242955

非水電解質二次電池の製造中に金属からなる異物(以下では「金属異物」と記す)が混入する場合がある。金属異物の代表例としては、正極活物質若しくは導電剤の合成中に混入される金属、又は、非水電解質二次電池の製造中に製造装置内のベアリング若しくはローラー等の回転部品が摩耗することにより発生する金属片を挙げることができる。そのため、金属異物の材料としては、例えば、鉄、ニッケル、銅、ステンレス鋼又は真鍮を挙げることができる。これらの金属異物は、正極の作動電位下において非水電解質中に溶解してイオンとなり、このイオンは、例えば充電中に負極の表面上に金属として析出する。負極の表面上に析出した金属異物がセパレータを貫通して正極に達すると、内部短絡が発生する。   During the production of the nonaqueous electrolyte secondary battery, a foreign substance made of metal (hereinafter referred to as “metallic foreign substance”) may be mixed. As a typical example of a metal foreign object, a metal mixed during synthesis of a positive electrode active material or a conductive agent, or a rotating part such as a bearing or a roller in a manufacturing apparatus wears during manufacturing of a nonaqueous electrolyte secondary battery. The metal piece which generate | occur | produces by can be mentioned. Therefore, examples of the metal foreign material include iron, nickel, copper, stainless steel, and brass. These metallic foreign substances are dissolved in the non-aqueous electrolyte under the operating potential of the positive electrode to form ions, and these ions are deposited as metal on the surface of the negative electrode, for example, during charging. When the metallic foreign matter deposited on the surface of the negative electrode penetrates the separator and reaches the positive electrode, an internal short circuit occurs.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、安全性が保証された非水電解質二次電池を提供することである。   This invention is made | formed in view of this point, The objective is to provide the nonaqueous electrolyte secondary battery with which the safety | security was ensured.

本発明に係る非水電解質二次電池では、正極と負極とセパレータと非水電解質とが電池ケース内に収容されている。セパレータは、主体層と、複数の薄膜とを有している。複数の薄膜のそれぞれは、主体層よりも薄い膜厚を有しており、主体層よりも小さなイオン透過率を有している。複数の薄膜は、相異なるイオン透過率を有している。このような非水電解質二次電池では、金属異物イオンが各薄膜を厚み方向に透過することを防止できる。よって、金属異物イオンが負極の表面上に到達することを防止できる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the nonaqueous electrolyte are accommodated in a battery case. The separator has a main layer and a plurality of thin films. Each of the plurality of thin films has a film thickness thinner than that of the main layer, and has an ion transmittance smaller than that of the main layer. The plurality of thin films have different ion transmittances. In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, foreign metal ions can be prevented from passing through each thin film in the thickness direction. Therefore, it can prevent that a metal foreign material ion reaches | attains on the surface of a negative electrode.

本発明に係る非水電解質二次電池では、複数の薄膜のうちイオン透過率が最も小さな薄膜が負極の表面上に設けられていることが好ましく、複数の薄膜のうちイオン透過率が最も小さな薄膜が負極の表面上に接着されていればさらに好ましい。これにより、金属異物イオンが負極の表面上に到達することを抑制できる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, it is preferable that a thin film having the smallest ion permeability among a plurality of thin films is provided on the surface of the negative electrode, and a thin film having the smallest ion permeability among the plurality of thin films. Is more preferably adhered to the surface of the negative electrode. Thereby, it can suppress that a metal foreign material ion reaches | attains on the surface of a negative electrode.

本発明に係る非水電解質二次電池では、複数の薄膜は、正極から負極へ向かうにつれてイオン透過率が小さくなるように配置されていることが好ましい。これにより、電極群の厚み方向に透過する金属異物イオンの量を正極から負極へ向かうにつれて徐々に減らすことができる。このような非水電解質二次電池では、複数の薄膜のうちイオン透過率が最も大きな薄膜が主体層と一体であっても良い。   In the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, it is preferable that the plurality of thin films are arranged so that the ion transmittance decreases from the positive electrode toward the negative electrode. Thereby, the quantity of the foreign metal ion permeate | transmitted in the thickness direction of an electrode group can be gradually reduced as it goes to a negative electrode from a positive electrode. In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, a thin film having the largest ion permeability among a plurality of thin films may be integrated with the main layer.

後述の好ましい実施形態では、複数の薄膜は相異なるヘキサフルオロプロピレン濃度を有し、ヘキサフルオロプロピレンの濃度が高い薄膜はヘキサフルオロプロピレンの濃度が低い薄膜よりも大きなイオン透過率を有する。この場合、各薄膜がヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとの共重合体を含んでいても良く、複数の薄膜のうちイオン透過率が最も小さな薄膜がポリフッ化ビニリデンからなっても良い。   In a preferred embodiment described below, the plurality of thin films have different hexafluoropropylene concentrations, and a thin film having a high concentration of hexafluoropropylene has a larger ion permeability than a thin film having a low concentration of hexafluoropropylene. In this case, each thin film may contain a copolymer of hexafluoropropylene and vinylidene fluoride, and the thin film having the smallest ion permeability among the plurality of thin films may be made of polyvinylidene fluoride.

本発明に係る非水電解質二次電池では、正極は、リチウムと第1の金属(リチウム以外の金属)と酸素とを含む複合酸化物を有していれば良く、正極及び負極が有するリチウムの総モル数をx[mol]とし複合酸化物における第1の金属の総モル数をy[mol]としたときにx/yは1.05よりも大きいことが好ましい。これにより、不可逆容量が大きい(初回充電時の容量に比べて初回放電時の容量が低い)場合であっても、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を抑制できる。この効果は、負極が珪素、錫、又は珪素若しくは錫を含む化合物を有している場合に、大きくなる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the positive electrode only needs to have a composite oxide containing lithium, a first metal (metal other than lithium), and oxygen. X / y is preferably larger than 1.05 when the total number of moles is x [mol] and the total number of moles of the first metal in the composite oxide is y [mol]. Thereby, even when the irreversible capacity is large (capacity at the first discharge is lower than the capacity at the first charge), it is possible to suppress the occurrence of an internal short circuit due to the mixing of metal foreign objects. This effect is increased when the negative electrode has silicon, tin, or a compound containing silicon or tin.

本明細書における「複数の薄膜」には、薄膜同士の境界が確認できない場合も含まれている。例えば、膜厚が非常に薄い薄膜を積層すると、薄膜同士の境界を確認することが難しい場合がある。   In the present specification, “a plurality of thin films” includes a case where the boundary between thin films cannot be confirmed. For example, when thin films having a very small thickness are stacked, it may be difficult to confirm the boundary between the thin films.

本明細書では、「イオン透過率」は、例えば、次に示す方法に従って測定することができる。まず、所定の膜(イオン透過率を測定する膜)を隔てて一方には金属塩を含む電解液(A)を配置し、他方には金属塩を含まない溶液(B)を配置する。所定の時間が経過してから、溶液(B)中の塩濃度を測定する。又は、所定の時間が経過してから、溶液(B)のイオン伝導度を測定し、予め作成しておいた塩濃度とイオン伝導度との関係を示す検量線を用いて溶液(B)中の塩濃度を推定する。   In the present specification, the “ion permeability” can be measured, for example, according to the following method. First, an electrolyte solution (A) containing a metal salt is placed on one side with a predetermined membrane (a membrane for measuring ion permeability), and a solution (B) containing no metal salt is placed on the other side. After a predetermined time has elapsed, the salt concentration in the solution (B) is measured. Alternatively, after a predetermined time has elapsed, the ionic conductivity of the solution (B) is measured, and a previously prepared calibration curve showing the relationship between the salt concentration and the ionic conductivity is used in the solution (B). Estimate the salt concentration.

本明細書では、「イオン透過率」の「イオン」は、非水電解質中の陽イオンであり、金属異物イオンだけでなくリチウムイオンも含まれる。   In this specification, “ion” of “ion permeability” is a cation in the non-aqueous electrolyte, and includes not only foreign metal ions but also lithium ions.

本明細書では、「薄膜が主体層と一体である」は、薄膜と主体層との境界が明瞭に確認できないことであり、例えば薄膜を構成する材料の一部が主体層の内部に浸透することである。主体層及び薄膜が共に樹脂からなる場合に、薄膜が主体層と一体となることがある。   In the present specification, “the thin film is integral with the main layer” means that the boundary between the thin film and the main layer cannot be clearly confirmed. For example, a part of the material constituting the thin film penetrates into the main layer. That is. When the main layer and the thin film are both made of resin, the thin film may be integrated with the main layer.

本明細書では、「正極の表面」は正極の両表面のうちその正極とリチウムイオンを授受する負極に対向する面であり、「負極の表面」は負極の両表面のうちその負極とリチウムイオンを授受する正極に対向する面である。   In the present specification, the “surface of the positive electrode” is a surface of both surfaces of the positive electrode facing the positive electrode and the negative electrode that transfers lithium ions, and the “surface of the negative electrode” is the negative electrode and lithium ions of both surfaces of the negative electrode. This is the surface facing the positive electrode that receives and delivers.

本発明では、安全性が保証された非水電解質二次電池を提供できる。   The present invention can provide a non-aqueous electrolyte secondary battery in which safety is guaranteed.

図1(a)〜(c)は、金属異物が負極の表面上に析出する様子を説明した断面図である。FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating a state in which a metal foreign matter is deposited on the surface of the negative electrode. 図2は、本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の一実施形態における電極群の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of an electrode group in one embodiment of the present invention. 図4は、本発明の一実施形態において金属異物イオンがセパレータ内を移動する様子を説明した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating how the foreign metal ions move in the separator in one embodiment of the present invention. 図5は、実施例1の結果をまとめた表である。FIG. 5 is a table summarizing the results of Example 1. 図6は、実施例2の結果をまとめた表である。FIG. 6 is a table summarizing the results of Example 2. 図7は、実施例3の結果をまとめた表である。FIG. 7 is a table summarizing the results of Example 3.

本発明者らが負極の表面上における金属異物の析出について検討したところ、次に示すことが分かった。図1(a)〜(c)は、金属異物が負極の表面上に析出する様子を説明した断面図である。なお、図1(a)〜(c)では、説明の都合上、セパレータ96の膜厚を正極94及び負極95の各膜厚よりも大きく示しており、図1(a)〜(c)に示す正極94、負極95及びセパレータ96の膜厚の関係は、実際の非水電解質二次電池における正極、負極及びセパレータの膜厚の関係とは異なる。   When the present inventors examined the precipitation of metal foreign matter on the surface of the negative electrode, the following was found. FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating a state in which a metal foreign matter is deposited on the surface of the negative electrode. 1A to 1C, for convenience of explanation, the film thickness of the separator 96 is shown larger than the film thicknesses of the positive electrode 94 and the negative electrode 95, and FIGS. The relationship between the film thicknesses of the positive electrode 94, the negative electrode 95, and the separator 96 shown is different from the relationship between the film thicknesses of the positive electrode, the negative electrode, and the separator in an actual nonaqueous electrolyte secondary battery.

正極94(特に正極活物質)内の金属異物(X)、非水電解質二次電池の製造中に生じた金属異物、又は、摩耗により生じた金属異物は、正極の浸漬電位下(浸漬電位は電解液に濡れたことにより発生する電位である)あるいは正極の作動電位下で溶解してイオン(Xn+)となり、例えば充電中に負極95の表面へ向かってセパレータ96内を移動する。このとき、負極95が金属異物の析出電位以下である場合は、金属異物イオンは、図1(a)に示すように最短距離に位置する負極95の表面上に析出する。The metal foreign matter (X) in the positive electrode 94 (especially the positive electrode active material), the metal foreign matter generated during the production of the nonaqueous electrolyte secondary battery, or the metal foreign matter generated due to wear is under the immersion potential of the positive electrode (the immersion potential is Or an ion (X n + ) that dissolves under the operating potential of the positive electrode and moves, for example, in the separator 96 toward the surface of the negative electrode 95 during charging. At this time, when the negative electrode 95 is equal to or lower than the deposition potential of the metal foreign matter, the metal foreign matter ions are deposited on the surface of the negative electrode 95 located at the shortest distance as shown in FIG.

金属異物99が負極95の表面上に析出した後は、新たな金属異物イオンは、図1(b)に示すように、その金属異物99の表面上に優先的に析出する。そのため、金属異物99の先端は、正極94へ近づき、最終的には図1(c)に示すように正極94の表面に接触する。これにより、内部短絡が発生する。   After the metal foreign matter 99 is deposited on the surface of the negative electrode 95, new metal foreign matter ions are preferentially deposited on the surface of the metal foreign matter 99 as shown in FIG. Therefore, the tip of the metal foreign matter 99 approaches the positive electrode 94 and finally comes into contact with the surface of the positive electrode 94 as shown in FIG. As a result, an internal short circuit occurs.

本発明者らは、上記考察をふまえて本発明を完成させた。以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。また、以下では、同一部材について同一の符号を付す場合がある。   The present inventors have completed the present invention based on the above consideration. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiment. Moreover, below, the same code | symbol may be attached | subjected about the same member.

本発明の実施形態では、非水電解質二次電池としてリチウムイオン二次電池を具体例に挙げ、その構成を説明する。図2は、本実施形態に係る非水電解質二次電池の縦断面図である。図3は、本実施形態における電極群の断面図である。   In the embodiment of the present invention, a lithium ion secondary battery is taken as a specific example as a nonaqueous electrolyte secondary battery, and the configuration thereof will be described. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrode group in the present embodiment.

本実施形態に係る非水電解質二次電池は、図2に示すように、例えばステンレス鋼製の電池ケース1と、電池ケース1内に収容された電極群8とを備えている。また、電池ケース1内には、非水電解質が注入されている。   As shown in FIG. 2, the nonaqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment includes a battery case 1 made of, for example, stainless steel, and an electrode group 8 accommodated in the battery case 1. In addition, a nonaqueous electrolyte is injected into the battery case 1.

電池ケース1の上面には開口部1aが形成されている。開口部1aにはガスケット3を介して封口板2がかしめられており、これにより、開口部1aは封じられている。   An opening 1 a is formed on the upper surface of the battery case 1. A sealing plate 2 is caulked to the opening 1a via a gasket 3, whereby the opening 1a is sealed.

電極群8は、正極4と負極5とセパレータ6とを有しており、図3に示すように正極4と負極5とがセパレータ6を介して渦巻き状に捲回されて構成されている。電極群8の上方には上部絶縁板7aが配置されており、電極群8の下方には下部絶縁板7bが配置されている。   The electrode group 8 includes a positive electrode 4, a negative electrode 5, and a separator 6, and the positive electrode 4 and the negative electrode 5 are wound around the separator 6 in a spiral shape as shown in FIG. 3. An upper insulating plate 7 a is disposed above the electrode group 8, and a lower insulating plate 7 b is disposed below the electrode group 8.

正極4にはアルミニウム製の正極リード4Lの一端が取り付けられており、その正極リード4Lの他端は封口板2(正極端子を兼ねる)に接続されている。負極5にはニッケル製の負極リード5Lの一端が取り付けられており、その負極リード5Lの他端は電池ケース1(負極端子を兼ねる)に接続されている。   One end of an aluminum positive electrode lead 4L is attached to the positive electrode 4, and the other end of the positive electrode lead 4L is connected to a sealing plate 2 (also serving as a positive electrode terminal). One end of a negative electrode lead 5L made of nickel is attached to the negative electrode 5, and the other end of the negative electrode lead 5L is connected to the battery case 1 (also serving as a negative electrode terminal).

正極4は、図3に示すように、正極集電体4Aと正極合剤層4Bとを有している。正極集電体4Aは、導電性の板状部材であり、例えばアルミニウム製である。正極合剤層4Bは、正極集電体4Aの両面上に設けられ、正極活物質(リチウムとリチウム以外の金属(第1の金属)と酸素とを含む複合酸化物、例えばLiCoO)と結着剤と導電剤等とを含んでいる。As shown in FIG. 3, the positive electrode 4 has a positive electrode current collector 4A and a positive electrode mixture layer 4B. The positive electrode current collector 4A is a conductive plate-like member, and is made of, for example, aluminum. The positive electrode mixture layer 4B is provided on both surfaces of the positive electrode current collector 4A, and is bonded to a positive electrode active material (a composite oxide containing lithium and a metal other than lithium (first metal) and oxygen, for example, LiCoO 2 ). It contains an adhesive and a conductive agent.

負極5は、図3に示すように、負極集電体5Aと負極活物質層5Bとを有している。負極集電体5Aは、導電性の板状部材であり、例えば銅製である。負極活物質層5Bは、負極集電体5Aの両面上に設けられており、黒鉛材料と結着剤とを含んでいても良く、珪素、錫、珪素を含む化合物又は錫を含む化合物(以下では「金属又は金属を含む化合物」と記す)からなっても良い。   As shown in FIG. 3, the negative electrode 5 includes a negative electrode current collector 5A and a negative electrode active material layer 5B. The negative electrode current collector 5A is a conductive plate-like member, and is made of, for example, copper. The negative electrode active material layer 5B is provided on both surfaces of the negative electrode current collector 5A, and may contain a graphite material and a binder. Silicon, tin, a compound containing silicon, or a compound containing tin (hereinafter referred to as “tin”) Then, it is described as “metal or a compound containing a metal”).

セパレータ6は、非水電解質を保持しており、図3に示すように正極4と負極5との間に設けられている。また、セパレータ6は、主体層6Aと第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとを有している。主体層6Aは、正極4の表面上に設けられている。主体層6Aは、高いイオン透過率を有しているとともに所定の機械的強度及び絶縁性を有しており、例えば、ポリプロピレン又はポリエチレン等のポリオレフィンからなる微多孔膜、織布又は不織布である。第2の薄膜6Cは、負極5の表面上に設けられており、負極5の表面に接着されていることが好ましい。第1の薄膜6Bは、主体層6Aと第2の薄膜6Cとで挟まれており、主体層6Aと一体であることが好ましく、第2の薄膜6Cに接着されていることが好ましい。   The separator 6 holds a non-aqueous electrolyte, and is provided between the positive electrode 4 and the negative electrode 5 as shown in FIG. The separator 6 has a main layer 6A, a first thin film 6B, and a second thin film 6C. The main layer 6 </ b> A is provided on the surface of the positive electrode 4. The main layer 6A has a high ion permeability and a predetermined mechanical strength and insulation, and is, for example, a microporous film, a woven fabric or a non-woven fabric made of polyolefin such as polypropylene or polyethylene. The second thin film 6 </ b> C is provided on the surface of the negative electrode 5 and is preferably bonded to the surface of the negative electrode 5. The first thin film 6B is sandwiched between the main layer 6A and the second thin film 6C, is preferably integral with the main layer 6A, and is preferably bonded to the second thin film 6C.

このようなセパレータ6を有する電極群8は、次に示す何れかの方法に従って作製される。1つ目の方法では、第2の薄膜6C及び第1の薄膜6Bを順に負極5の表面上に形成し、その後、正極4の表面上に形成された主体層6Aと第1の薄膜6Bとを互いに接触させてから捲回する。2つ目の方法では、主体層6A、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cを順に正極4の表面上に形成し、その後、第2の薄膜6Cを負極5の表面に接触させてから捲回する。3つ目の方法では、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cを順に担持体の表面(担持体の表面は離型処理されている)上に形成してから正極4の表面上の主体層6Aと負極5との間に配置し、その後、第1の薄膜6Bを担持体から剥離させるとともに第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cを主体層6Aと負極5とで挟み、それから捲回する。   The electrode group 8 having such a separator 6 is produced according to any of the following methods. In the first method, the second thin film 6C and the first thin film 6B are sequentially formed on the surface of the negative electrode 5, and then the main layer 6A and the first thin film 6B formed on the surface of the positive electrode 4 are formed. Wind them after bringing them into contact with each other. In the second method, the main layer 6A, the first thin film 6B, and the second thin film 6C are sequentially formed on the surface of the positive electrode 4, and then the second thin film 6C is brought into contact with the surface of the negative electrode 5. Turn around. In the third method, the first thin film 6B and the second thin film 6C are sequentially formed on the surface of the carrier (the surface of the carrier is subjected to a release treatment) and then the main body on the surface of the positive electrode 4 The first thin film 6B is peeled off from the carrier, and the first thin film 6B and the second thin film 6C are sandwiched between the main layer 6A and the negative electrode 5, and then the film is placed between the layer 6A and the negative electrode 5. Turn.

本実施形態におけるセパレータ6をさらに示す。主体層6Aは、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cのそれぞれよりも大きな膜厚を有している。主体層6Aの厚みは、例えば10μm以上300μm以下であり、10μm以上40μm以下であれば好ましく、15μm以上30μm以下であればさらに好ましく、15μm以上25μm以下であれば最も好ましい。第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計は、例えば0.01μm以上20μm以下であり、0.1μm以上15μm以下であれば好ましく、0.5μm以上10μm以下であればさらに好ましい。   The separator 6 in this embodiment is further shown. The main layer 6A has a larger film thickness than each of the first thin film 6B and the second thin film 6C. The thickness of the main layer 6A is, for example, 10 μm or more and 300 μm or less, preferably 10 μm or more and 40 μm or less, more preferably 15 μm or more and 30 μm or less, and most preferably 15 μm or more and 25 μm or less. The total thickness of the first thin film 6B and the second thin film 6C is, for example, 0.01 μm or more and 20 μm or less, preferably 0.1 μm or more and 15 μm or less, and preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less. More preferably.

主体層6Aの厚みが10μm未満であれば、十分な量の非水電解質を保持できない場合がある。また、正極4と負極5との接触を回避できない場合があり、そのため、内部短絡が発生する場合がある。一方、主体層6Aの厚みが300μmを超えると、電極群8におけるセパレータ6の占有割合が高くなるので、十分な量の活物質を電池ケース1内に充填できない場合がある。   If the thickness of the main layer 6A is less than 10 μm, a sufficient amount of nonaqueous electrolyte may not be retained. In addition, contact between the positive electrode 4 and the negative electrode 5 may not be avoided, and thus an internal short circuit may occur. On the other hand, if the thickness of the main layer 6 </ b> A exceeds 300 μm, the occupation ratio of the separator 6 in the electrode group 8 becomes high, so that a sufficient amount of active material may not be filled in the battery case 1.

第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計が0.01μm未満であれば、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できない場合がある。一方、第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計が20μmを超えると、セパレータ6における第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの占有割合が高くなるので、セパレータ6の機能低下を引き起こす場合がある。また、セパレータ6におけるリチウムイオンの拡散が抑制される場合があり、そのため、電池の性能低下を引き起こす場合がある。   If the sum of the film thickness of the first thin film 6B and the film thickness of the second thin film 6C is less than 0.01 μm, it may not be possible to prevent the occurrence of an internal short circuit due to the mixing of metal foreign matter. On the other hand, when the total thickness of the first thin film 6B and the second thin film 6C exceeds 20 μm, the occupation ratio of the first thin film 6B and the second thin film 6C in the separator 6 increases. In some cases, the function of the separator 6 may be reduced. In addition, the diffusion of lithium ions in the separator 6 may be suppressed, which may cause a decrease in battery performance.

別の言い方をすると、第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計が主体層6Aの厚みの0.1%以上であれば良く、0.1%以上20%以下であれば好ましく、0.1%以上10%以下であればさらに好ましい。第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計が主体層6Aの厚みの0.1%未満であれば、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できない場合がある。一方、第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計が主体層6Aの厚みの20%を超えていれば、セパレータ6の機能低下を引き起こす場合がある。また、セパレータ6におけるリチウムイオンの拡散が抑制される場合があり、そのため、電池の性能低下を引き起こす場合がある。   In other words, the sum of the thickness of the first thin film 6B and the thickness of the second thin film 6C may be 0.1% or more of the thickness of the main layer 6A, and is 0.1% or more and 20%. Or less, more preferably 0.1% or more and 10% or less. If the sum of the film thickness of the first thin film 6B and the film thickness of the second thin film 6C is less than 0.1% of the thickness of the main layer 6A, it is impossible to prevent the occurrence of an internal short circuit due to the mixing of metal foreign matter. There is a case. On the other hand, if the total thickness of the first thin film 6B and the second thin film 6C exceeds 20% of the thickness of the main layer 6A, the function of the separator 6 may be deteriorated. In addition, the diffusion of lithium ions in the separator 6 may be suppressed, which may cause a decrease in battery performance.

さらに、本実施形態におけるセパレータ6では、主体層6Aと第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとでイオン透過率が互いに異なる。主体層6Aが最大のイオン透過率を有しており、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの順にイオン透過率が低下する。これにより、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できる。以下では、図4を参照しながら本実施形態におけるセパレータ6をさらに説明する。図4は、本実施形態において金属異物イオンがセパレータ6内を移動する様子を説明した断面図である。なお、図4では、説明の都合上、セパレータ6の膜厚を正極4及び負極5の各膜厚よりも大きく示しており、図4に示す正極4、負極5及びセパレータ6の膜厚の関係は、実際の非水電解質二次電池における正極4、負極5及びセパレータ6の膜厚の関係とは異なる。   Furthermore, in the separator 6 in this embodiment, the main layer 6A, the first thin film 6B, and the second thin film 6C have different ion transmittances. The main layer 6A has the maximum ion transmittance, and the ion transmittance decreases in the order of the first thin film 6B and the second thin film 6C. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of an internal short circuit due to the mixing of metal foreign matter. Below, the separator 6 in this embodiment is further demonstrated, referring FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating how the foreign metal ions move in the separator 6 in the present embodiment. In FIG. 4, for convenience of explanation, the thickness of the separator 6 is shown larger than the thickness of each of the positive electrode 4 and the negative electrode 5, and the relationship between the thickness of the positive electrode 4, the negative electrode 5 and the separator 6 shown in FIG. Is different from the relationship of the film thicknesses of the positive electrode 4, the negative electrode 5, and the separator 6 in an actual nonaqueous electrolyte secondary battery.

正極合剤層4B内に混入された金属異物に着目すると、その金属異物は、正極4の浸漬電位下又は正極4の作動電位下において非水電解質中へ金属イオンとなって溶解し、例えば充電中に負極5へ向かって移動する。セパレータ6では、主体層6A、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの順に正極4から負極5へ向かって配置されている。そのため、金属異物イオンは、主体層6Aを透過して第1の薄膜6Bへ到着する。第1の薄膜6Bは主体層6Aよりも低いイオン透過率を有しているので、第1の薄膜6Bへ到着した金属異物イオンの一部は第1の薄膜6Bを透過できずに第1の薄膜6B内に拡散する(図4の左側の金属異物イオン)。   When attention is paid to the metal foreign matter mixed in the positive electrode mixture layer 4B, the metal foreign matter is dissolved as a metal ion in the nonaqueous electrolyte under the immersion potential of the positive electrode 4 or the operating potential of the positive electrode 4, for example, charging It moves toward the negative electrode 5 inside. In the separator 6, the main layer 6 </ b> A, the first thin film 6 </ b> B, and the second thin film 6 </ b> C are arranged in order from the positive electrode 4 to the negative electrode 5. For this reason, the foreign metal ions pass through the main layer 6A and arrive at the first thin film 6B. Since the first thin film 6B has an ion transmittance lower than that of the main layer 6A, some of the foreign metal ions arriving at the first thin film 6B cannot pass through the first thin film 6B, and the first thin film 6B does not pass through the first thin film 6B. It diffuses into the thin film 6B (the foreign metal ions on the left side of FIG. 4).

第1の薄膜6Bを透過した金属異物イオンは、第2の薄膜6Cへ到着する。第2の薄膜6Cは第1の薄膜6Bよりもさらに低いイオン透過率を有しているので、第2の薄膜6Cへ到達した金属異物イオンは第2の薄膜6Cを透過することが難しく第2の薄膜6C内に拡散する(図4の右側の金属異物イオン)。これにより、金属異物イオンが負極5の表面へ到達することを遅延させることができる。   The foreign metal ions transmitted through the first thin film 6B arrive at the second thin film 6C. Since the second thin film 6C has an ion transmission rate lower than that of the first thin film 6B, it is difficult for the foreign metal ions reaching the second thin film 6C to pass through the second thin film 6C. In the thin film 6C (metal foreign ion on the right side in FIG. 4). Thereby, it is possible to delay the arrival of the metal foreign matter ions to the surface of the negative electrode 5.

非水電解質二次電池の製造中に発生した金属異物又は摩耗により生じた金属異物は、正極4内に混入するとは限らず、例えば主体層6A内に混入する場合もある。金属異物がどの位置に混入している場合であっても、金属異物イオンは第1の薄膜6B又は第2の薄膜6C内に拡散する。よって、本実施形態では、金属異物の発生要因に関係なく内部短絡の発生を防止できる。   Metallic foreign matter generated during the manufacture of the nonaqueous electrolyte secondary battery or metallic foreign matter caused by wear is not necessarily mixed into the positive electrode 4 and may be mixed into the main layer 6A, for example. Regardless of the position where the metal foreign matter is mixed, the metal foreign matter ions diffuse into the first thin film 6B or the second thin film 6C. Therefore, in the present embodiment, it is possible to prevent the occurrence of an internal short circuit regardless of the cause of occurrence of the metallic foreign matter.

仮に第2の薄膜6Cを透過した金属異物イオンが負極5の表面に到達した場合であっても、その金属異物イオンの量を低く抑えることができる。よって、負極5の表面上に析出する金属異物の量を少なくすることができる。それだけでなく、第2の薄膜6Cを透過した金属異物イオンは、第1の薄膜6B内及び第2の薄膜6C内において若干拡散してから負極5の表面に到達する。よって、金属異物が負極5の表面に対して垂直な方向に析出することを防止できる。これらのことから、本実施形態では、金属異物が負極5の表面上に析出した場合であっても内部短絡の発生を防止できる。なお、電池の動作を司るリチウムイオンは、非水電解質中に金属異物イオンに比べ遙かに多く存在しているため、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cによる拡散抑制の影響及び負極5への到達遅延の影響を受けにくい。本発明者らは、本実施形態に係る非水電解質二次電池が電池の動作に問題ないことを確認している。第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの各構成をさらに説明する。   Even if the metal foreign matter ions that have passed through the second thin film 6C reach the surface of the negative electrode 5, the amount of the metal foreign matter ions can be kept low. Therefore, the amount of metallic foreign matter deposited on the surface of the negative electrode 5 can be reduced. In addition, the foreign metal ions transmitted through the second thin film 6C reach the surface of the negative electrode 5 after being slightly diffused in the first thin film 6B and the second thin film 6C. Therefore, it is possible to prevent the metal foreign matter from being deposited in a direction perpendicular to the surface of the negative electrode 5. From these things, in this embodiment, even if it is a case where a metal foreign material precipitates on the surface of the negative electrode 5, generation | occurrence | production of an internal short circuit can be prevented. Since the lithium ions that control the operation of the battery are much more present in the nonaqueous electrolyte than the foreign metal ions, the influence of the diffusion suppression by the first thin film 6B and the second thin film 6C and the negative electrode 5 Less susceptible to delays in reaching The present inventors have confirmed that the nonaqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment has no problem in the operation of the battery. Each structure of the 1st thin film 6B and the 2nd thin film 6C is further demonstrated.

第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとでは、イオン透過率が相異なる。また、第1の薄膜6Bは、主体層6A及び第2の薄膜6Cの各表面に接着されていることが好ましく、第2の薄膜6Cは、負極5の表面に接着されていることが好ましい。これらのことから、第1の薄膜6Bは、イオン透過率を調整可能な材料と接着能を有する材料とを含んでいれば良い。第2の薄膜6Cは、イオン透過率を調整可能な材料と接着能を有する材料とを含んでいても良く、接着能を有する材料からなっても良い。   The first thin film 6B and the second thin film 6C have different ion transmittances. The first thin film 6B is preferably bonded to the surfaces of the main layer 6A and the second thin film 6C, and the second thin film 6C is preferably bonded to the surface of the negative electrode 5. From these things, the 1st thin film 6B should just contain the material which can adjust ion transmittance, and the material which has adhesiveness. The second thin film 6C may include a material capable of adjusting the ion permeability and a material having an adhesive ability, or may be made of a material having an adhesive ability.

イオン透過率を調整可能な材料としては、例えば、ヘキサフルオロプロピレン(hexafluoropropylene,以下では「HFP」と記す。)を挙げることができる。HFPは、ポリフッ化ビニリデン(poly(vinylidene fluoride),以下では「PVDF」と記す。)等に比べて柔軟性に優れているので、電解液を取り込んで膨潤する。そのため、HFPは、非水電解質との親和性に優れ、よって、膜中におけるHFPの濃度を高くすればその膜のイオン透過率を高くすることができる。従って、第1の薄膜6BにおけるHFP濃度が第2の薄膜6CにおけるHFP濃度よりも高ければ良い。例えば、第1の薄膜6BにおけるHFP濃度は2質量%以上30質量%以下であり、第2の薄膜6CにおけるHFP濃度は0質量%以上20質量%以下である。第1の薄膜6BにおけるHFP濃度が2質量%未満であれば、また、第2の薄膜6CにおけるHFP濃度が20質量%を超えていれば、第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとでイオン透過率に差を付けることが難しい。一方、第1の薄膜6BにおけるHFP濃度が30質量%を超えていれば、第1の薄膜6Bが非水電解質を膨潤し易くなるので、主体層6A及び第2の薄膜6Cと第1の薄膜6Bとの接着強度の低下を引き起こす。   Examples of the material capable of adjusting the ion permeability include hexafluoropropylene (hereinafter referred to as “HFP”). HFP is superior in flexibility compared to poly (vinylidene fluoride) (hereinafter referred to as “PVDF”) and so on, so that it takes in an electrolyte and swells. Therefore, HFP is excellent in affinity with the non-aqueous electrolyte. Therefore, if the concentration of HFP in the membrane is increased, the ion permeability of the membrane can be increased. Therefore, it is sufficient that the HFP concentration in the first thin film 6B is higher than the HFP concentration in the second thin film 6C. For example, the HFP concentration in the first thin film 6B is 2% by mass or more and 30% by mass or less, and the HFP concentration in the second thin film 6C is 0% by mass or more and 20% by mass or less. If the HFP concentration in the first thin film 6B is less than 2% by mass, and if the HFP concentration in the second thin film 6C exceeds 20% by mass, the first thin film 6B and the second thin film 6C Difficult to make difference in ion permeability. On the other hand, if the HFP concentration in the first thin film 6B exceeds 30% by mass, the first thin film 6B is likely to swell the nonaqueous electrolyte. Therefore, the main layer 6A, the second thin film 6C, and the first thin film It causes a decrease in adhesive strength with 6B.

接着能を有する材料としては、例えば、PVDF、ポリテトラフルオロエチレン、アラミド樹脂、ポリアミド及びポリイミドが知られているが、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6CがPVDFを含んでいることが好ましい。その理由としては以下の3つを挙げることができる。   For example, PVDF, polytetrafluoroethylene, aramid resin, polyamide, and polyimide are known as materials having adhesion ability, but it is preferable that the first thin film 6B and the second thin film 6C contain PVDF. . There are three reasons for this.

PVDFは、接着力に優れている。よって、電極群8の作製中に、第1の薄膜6Bが主体層6Aの表面又は第2の薄膜6Cの表面から剥離することを防止でき、第2の薄膜6Cが第1の薄膜6Bの表面又は負極5の表面から剥離することを防止できる。   PVDF is excellent in adhesive strength. Therefore, it is possible to prevent the first thin film 6B from being peeled off from the surface of the main layer 6A or the surface of the second thin film 6C during the production of the electrode group 8, and the second thin film 6C is the surface of the first thin film 6B. Alternatively, peeling from the surface of the negative electrode 5 can be prevented.

また、PVDFは、柔軟性に優れている。よって、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cのそれぞれは、負極活物質の膨張又は収縮に追随して変形する。従って、性能及び安全性の低下を伴うことなく非水電解質二次電池を充放電でき、また、サイクル特性の低下を防止できる。この効果は、金属又は金属を含む化合物を負極活物質に用いた場合に、大きくなる。なぜならば、負極活物質を金属又は金属を含む化合物とすると、負極活物質が炭素材料である場合に比べて充放電に起因する負極活物質の膨張量及び収縮量が大きくなり、その結果、負極活物質の膨張及び収縮に起因する第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの変形量が大きくなるからである。   PVDF is excellent in flexibility. Therefore, each of the first thin film 6B and the second thin film 6C is deformed following the expansion or contraction of the negative electrode active material. Therefore, the nonaqueous electrolyte secondary battery can be charged / discharged without lowering the performance and safety, and the cycle characteristics can be prevented from lowering. This effect is increased when a metal or a compound containing a metal is used for the negative electrode active material. This is because, when the negative electrode active material is a metal or a compound containing a metal, the amount of expansion and contraction of the negative electrode active material due to charge / discharge is larger than when the negative electrode active material is a carbon material. This is because the amount of deformation of the first thin film 6B and the second thin film 6C due to the expansion and contraction of the active material increases.

PVDFは、非水電解質二次電池が動作する電圧範囲において電気的に安定であり、非水電解質と反応しない。   PVDF is electrically stable in the voltage range in which the nonaqueous electrolyte secondary battery operates, and does not react with the nonaqueous electrolyte.

以上のことから、第1の薄膜6Bは、2質量%以上30質量%以下のHFPとPVDFとを含んでいることが好ましく、例えば2質量%以上30質量%以下のHFPとVDFとの共重合体からなれば良い。第1の薄膜6Bがこの共重合体からなれば、VDFの柔軟性を高めることができる。よって、第1の薄膜6Bは2質量%以上30質量%以下のHFPとVDFとの共重合体からなることが好ましい。   In view of the above, the first thin film 6B preferably contains 2% by mass or more and 30% by mass or less of HFP and PVDF, for example, 2% by mass or more and 30% by mass or less of HFP and VDF. It only has to be united. If the 1st thin film 6B consists of this copolymer, the softness | flexibility of VDF can be improved. Accordingly, the first thin film 6B is preferably made of a copolymer of HFP and VDF in an amount of 2% by mass to 30% by mass.

第2の薄膜6Cは、0質量%以上20質量%以下のHFPとPVDFとを含んでいることが好ましく、例えば20質量%以下(0質量%を含まない)のHFPとVDFとの共重合体からなっても良いしPVDFからなっても良い。第2の薄膜6Cがこの共重合体からなれば、VDFの柔軟性を高めることができる。よって、第2の薄膜6Cは20質量%以下(0質量%を含まない)のHFPとVDFとの共重合体からなることが好ましい。   The second thin film 6C preferably contains 0 mass% or more and 20 mass% or less of HFP and PVDF, for example, a copolymer of HFP and VDF of 20 mass% or less (excluding 0 mass%). It may consist of PVDF or PVDF. If the 2nd thin film 6C consists of this copolymer, the softness | flexibility of VDF can be improved. Therefore, the second thin film 6C is preferably made of a copolymer of HFP and VDF of 20% by mass or less (excluding 0% by mass).

第2の薄膜6Cについてさらに示す。第2の薄膜6Cは、第1の薄膜6Bよりも少ないHFPを有しているので、第1の薄膜6Bよりも多くの接着材料を有している。よって、第2の薄膜6Cは第1の薄膜6Bよりも接着性に優れるので、第2の薄膜6Cを介して第1の薄膜6Bを負極5の表面に接着できる。このように、第2の薄膜6Cは、第1の薄膜6Bよりも金属異物イオンを拡散させ難いという機能以外に、第1の薄膜6Bを負極5に接着させるという機能も有している。   The second thin film 6C will be further described. Since the second thin film 6C has less HFP than the first thin film 6B, the second thin film 6C has more adhesive material than the first thin film 6B. Therefore, since the second thin film 6C has better adhesiveness than the first thin film 6B, the first thin film 6B can be bonded to the surface of the negative electrode 5 via the second thin film 6C. As described above, the second thin film 6C has a function of adhering the first thin film 6B to the negative electrode 5 in addition to the function of making it difficult to diffuse foreign metal ions as compared with the first thin film 6B.

以上説明したように、本実施形態では、セパレータ6が第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cを有している。よって、金属異物イオンは第1の薄膜6B又は第2の薄膜6C内に拡散するので、金属異物イオンが負極5の表面へ到達することを防止できる。また、仮に金属異物イオンが負極5の表面上に到達したとしても、金属異物は、負極5の表面に対して略平行な方向に析出する。よって、金属異物が負極5のある一箇所に集中して析出されることを防止できるので、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止でき、従って、安全性に優れた非水電解質二次電池を提供できる。   As described above, in the present embodiment, the separator 6 includes the first thin film 6B and the second thin film 6C. Accordingly, the foreign metal ions are diffused into the first thin film 6B or the second thin film 6C, so that the foreign metal ions can be prevented from reaching the surface of the negative electrode 5. Even if the metal foreign matter ions reach the surface of the negative electrode 5, the metal foreign matter is deposited in a direction substantially parallel to the surface of the negative electrode 5. Therefore, it is possible to prevent the metal foreign matter from being concentrated and deposited on one place of the negative electrode 5, thereby preventing the occurrence of an internal short circuit due to the contamination of the metal foreign matter, and thus the non-aqueous electrolyte 2 having excellent safety. Next battery can be provided.

さらに、本実施形態では、正極4から負極5へ向かって主体層6A、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの順に配置されている。よって、イオン透過率が最も大きい膜(主体層6A)を透過した金属異物イオンを、イオン透過率が中程度の膜(第1の薄膜6B)内に拡散させることができる。また、イオン透過率が中程度の膜(第1の薄膜6B)を透過した金属異物イオンを、イオン透過率が最も低い膜(第2の薄膜6C)内に拡散させることができる。よって、金属異物イオンを第1の薄膜6B又は第2の薄膜6Cに効率良く拡散させることができる。   Furthermore, in the present embodiment, the main layer 6A, the first thin film 6B, and the second thin film 6C are arranged in this order from the positive electrode 4 toward the negative electrode 5. Therefore, the foreign metal ions that have passed through the film having the highest ion permeability (main layer 6A) can be diffused into the film having the medium ion permeability (first thin film 6B). In addition, foreign metal ions that have passed through a film having a moderate ion permeability (first thin film 6B) can be diffused into the film having the lowest ion permeability (second thin film 6C). Therefore, foreign metal ions can be efficiently diffused into the first thin film 6B or the second thin film 6C.

本実施形態では、第1の薄膜6Bは、第2の薄膜6Cを介して負極5の表面に接着されており、主体層6Aと一体である。よって、正極4から負極5へ向かうにつれてイオン透過率が段階的に低下するという効果を十分に発揮できる。また、電極群8の製造歩留まりの低下を防止できる。   In the present embodiment, the first thin film 6B is bonded to the surface of the negative electrode 5 via the second thin film 6C, and is integral with the main layer 6A. Therefore, the effect that the ion transmittance decreases stepwise from the positive electrode 4 toward the negative electrode 5 can be sufficiently exhibited. Further, it is possible to prevent a decrease in manufacturing yield of the electrode group 8.

本実施形態では、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cのそれぞれは、負極活物質の膨張又は収縮に追随して変形する。よって、充放電中に性能及び安全性が低下することを防止でき、また、サイクル特性の低下を防止できる。   In the present embodiment, each of the first thin film 6B and the second thin film 6C is deformed following the expansion or contraction of the negative electrode active material. Therefore, it can prevent that performance and safety fall during charge / discharge, and can prevent the fall of cycling characteristics.

本実施形態では、第1の薄膜6Bの膜厚及び第2の薄膜6Cの膜厚の合計は主体層6Aの膜厚に比べて非常に小さい。そのため、本実施形態では、リチウムイオンの拡散が確保されるため、電池性能を確保できる。   In the present embodiment, the total thickness of the first thin film 6B and the second thin film 6C is much smaller than the thickness of the main layer 6A. Therefore, in this embodiment, since lithium ion diffusion is ensured, battery performance can be ensured.

電極群を形成する前にリチウムが負極に添加されている場合に本実施形態におけるセパレータ6を用いれば、大きな効果を得ることができる。以下に具体的に示す。   When the separator 6 in this embodiment is used when lithium is added to the negative electrode before forming the electrode group, a great effect can be obtained. This is specifically shown below.

非水電解質二次電池は、一般に、初回充電時の容量に比べて初回放電時の容量が低い(不可逆容量が大きい)という課題を有している。これは、初回充電時に、負極活物質である炭素材料又は金属若しくは金属を含む化合物に皮膜形成などの不可逆な反応が生じるためである。この課題を解消するために、電極群を形成する前にリチウムを負極に添加するという技術が提案されている(例えば、特開2005−085633号公報)。   The nonaqueous electrolyte secondary battery generally has a problem that the capacity at the first discharge is low (the irreversible capacity is large) compared to the capacity at the first charge. This is because an irreversible reaction such as film formation occurs in the carbon material, which is the negative electrode active material, or a metal or a compound containing a metal during the initial charge. In order to solve this problem, a technique of adding lithium to the negative electrode before forming an electrode group has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-085633).

しかし、上記技術を用いて非水電解質二次電池を作製すると、非水電解質を電池ケース内に注入した直後から電位差が正極と負極との間に発生する。そのため、非水電解質を電池ケース内に注入した直後から、正極中の金属異物が非水電解質へ溶解して負極の表面上に析出する。よって、上記技術を用いることなく非水電解質二次電池を作製した場合に比べて、金属異物の混入に起因する内部短絡が発生し易い。例えば、金属異物の混入量がそれほど多くない場合であっても、内部短絡の発生を引き起こす。   However, when a nonaqueous electrolyte secondary battery is manufactured using the above technique, a potential difference is generated between the positive electrode and the negative electrode immediately after the nonaqueous electrolyte is injected into the battery case. Therefore, immediately after injecting the nonaqueous electrolyte into the battery case, the metal foreign matter in the positive electrode is dissolved in the nonaqueous electrolyte and deposited on the surface of the negative electrode. Therefore, compared to the case where a non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured without using the above technique, an internal short circuit due to the mixing of metal foreign matter is likely to occur. For example, even when the amount of mixed metal foreign matter is not so large, an internal short circuit occurs.

ところが、本実施形態におけるセパレータ6を用いると、正極4中の金属異物は非水電解質へ溶解してから第1の薄膜6B又は第2の薄膜6C内に拡散するので、正極4中の金属異物が負極5の表面上に析出することを防止できる。よって、本実施形態では、非水電解質を電池ケース内に注入した直後から金属異物の溶解が開始する場合であっても、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できる。   However, when the separator 6 in this embodiment is used, the metal foreign matter in the positive electrode 4 is dissolved in the nonaqueous electrolyte and then diffuses into the first thin film 6B or the second thin film 6C. Can be prevented from being deposited on the surface of the negative electrode 5. Therefore, in this embodiment, even when the dissolution of the metallic foreign matter starts immediately after the nonaqueous electrolyte is injected into the battery case, it is possible to prevent the occurrence of an internal short circuit due to the contamination of the metallic foreign matter.

不可逆容量が大きいという課題を解消するためには、非水電解質二次電池がx/y>1.05を満たしていれば良い。ここで、xは正極及び負極に含まれるリチウムの総モル数であり、yは正極活物質における第1の金属(例えば、正極活物質がLiCoOである場合には第1の金属はCoである)の総モル数であり、x及びyは例えばICP(inductively coupled plasma)分析法により求められる。正極活物質では、通常、リチウムと第1の金属とのモル数比は1:1〜1.02である。そのため、x/y>1.05を満たしていれば、電極群を形成する前にリチウムが負極に添加されていることになる。In order to solve the problem of large irreversible capacity, the nonaqueous electrolyte secondary battery only needs to satisfy x / y> 1.05. Here, x is the total number of moles of lithium contained in the positive electrode and the negative electrode, and y is the first metal in the positive electrode active material (for example, when the positive electrode active material is LiCoO 2 , the first metal is Co. X and y can be obtained, for example, by ICP (inductively coupled plasma) analysis. In the positive electrode active material, the molar ratio of lithium to the first metal is usually 1: 1 to 1.02. Therefore, if x / y> 1.05 is satisfied, lithium is added to the negative electrode before the electrode group is formed.

x/yが大きければ大きいほど、不可逆容量が大きいという課題を解消できる。しかし、x/yが大きすぎると、負極5中に留まるリチウム(充放電に寄与しないリチウム)が多くなるので、負極5の熱安定性が低下する場合がある。また、リチウムが負極活物質中に入ると、負極活物質が膨張するので、負極5の膨張を引き起こす。負極5が膨張した状態では、非水電解質の入出能力の低下を引き起こすので、サイクル特性が低下する場合がある。これらのことから、1.05<x/y≦1.50であることが好ましく、1.05<x/y≦1.25であればさらに好ましい。   The problem that irreversible capacity is large can be solved, so that x / y is large. However, if x / y is too large, the amount of lithium remaining in the negative electrode 5 (lithium that does not contribute to charging / discharging) increases, and the thermal stability of the negative electrode 5 may decrease. Further, when lithium enters the negative electrode active material, the negative electrode active material expands, causing the negative electrode 5 to expand. In the state where the negative electrode 5 is expanded, the non-aqueous electrolyte input / output ability is reduced, and thus the cycle characteristics may be deteriorated. From these facts, 1.05 <x / y ≦ 1.50 is preferable, and 1.05 <x / y ≦ 1.25 is more preferable.

電極群を形成する前にリチウムを負極に添加する方法としては、リチウムを負極活物質層5Bの表面上に蒸着させても良いし、リチウムを負極集電体5A又は負極活物質層5Bの一部分に接触させても良い(例えば、リチウム膜を負極活物質層5Bの表面に接着させる、又は、リチウム膜を負極集電体のうち負極活物質層が形成されていない部分に溶接する)。   As a method of adding lithium to the negative electrode before forming the electrode group, lithium may be deposited on the surface of the negative electrode active material layer 5B, or lithium may be part of the negative electrode current collector 5A or the negative electrode active material layer 5B. (For example, a lithium film is adhered to the surface of the negative electrode active material layer 5B, or the lithium film is welded to a portion of the negative electrode current collector where the negative electrode active material layer is not formed).

ところで、昨今、非水電解質二次電池の高容量化が要求されている。この要求に応えるために、炭素材料ではなく金属又は金属を含む化合物を負極活物質として用いることが提案されている。しかし、負極活物質を金属又は金属を含む化合物とすると、負極活物質が炭素材料である場合に比べて不可逆容量が大きくなる。よって、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止するという効果は、電極群を形成する前にリチウムが負極に添加されており、且つ、負極活物質が金属又は金属を含む化合物である場合に、非常に大きくなる。   Nowadays, there is a demand for higher capacity of nonaqueous electrolyte secondary batteries. In order to meet this demand, it has been proposed to use not a carbon material but a metal or a compound containing a metal as a negative electrode active material. However, when the negative electrode active material is a metal or a compound containing a metal, the irreversible capacity increases as compared with the case where the negative electrode active material is a carbon material. Therefore, the effect of preventing the occurrence of an internal short circuit due to the mixing of foreign metal is that lithium is added to the negative electrode before forming the electrode group, and the negative electrode active material is a metal or a compound containing a metal. If you become very large.

なお、本実施形態では、以下に示す構成を有していても良い。   In addition, in this embodiment, you may have the structure shown below.

セパレータ6における主体層6A、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの配置は、図3に示す配置に限定されず、以下に示す配置であっても良い。第1の配置では、第1の薄膜6Bが正極4の表面上に設けられており、第2の薄膜6Cが負極5の表面上に設けられており、主体層6Aが第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとで挟まれている。しかし、この配置では、イオン透過率を正極4から負極5に向かうにつれて段階的に減少させることができない。そのため、金属異物イオンを第1の薄膜6B又は第2の薄膜6Cに効率良く拡散させることができない場合がある。   The arrangement of the main layer 6A, the first thin film 6B, and the second thin film 6C in the separator 6 is not limited to the arrangement shown in FIG. 3, and may be the arrangement shown below. In the first arrangement, the first thin film 6B is provided on the surface of the positive electrode 4, the second thin film 6C is provided on the surface of the negative electrode 5, and the main layer 6A is formed with the first thin film 6B. It is sandwiched between the second thin film 6C. However, with this arrangement, the ion permeability cannot be reduced step by step from the positive electrode 4 toward the negative electrode 5. Therefore, there may be a case where the metal foreign matter ions cannot be efficiently diffused into the first thin film 6B or the second thin film 6C.

第2の配置では、図3に示す配置において第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとが互いに逆に配置されており、第3の配置では、第1の配置において第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとが互いに逆に配置されている。しかし、第2及び第3の配置では、第1の薄膜6Bは第2の薄膜6Cを介することなく負極5の表面上に直接設けられている。そのため、第1の薄膜6Bと負極5との接着強度を確保できない場合がある。   In the second arrangement, the first thin film 6B and the second thin film 6C are arranged opposite to each other in the arrangement shown in FIG. 3, and in the third arrangement, the first thin film 6B and the first thin film 6B are arranged in the first arrangement. The second thin film 6C is disposed opposite to each other. However, in the second and third arrangements, the first thin film 6B is provided directly on the surface of the negative electrode 5 without passing through the second thin film 6C. Therefore, the adhesive strength between the first thin film 6B and the negative electrode 5 may not be ensured.

第4の配置では、主体層6Aが負極5の表面上に設けられており、第1の薄膜6Bが正極4の表面上に設けられており、第2の薄膜6Cが主体層6Aと第1の薄膜6Bとで挟まれている。また、第5の配置では、第4の配置において第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとが互いに逆に配置されている。しかし、第4及び第5の配置では、負極5の表面上には第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cではなく主体層6Aが設けられている。そのため、金属異物イオンが負極5の表面上に析出する場合があり、負極5の表面上に析出した金属異物が図1(c)に示すように正極4へ達する場合がある。   In the fourth arrangement, the main layer 6A is provided on the surface of the negative electrode 5, the first thin film 6B is provided on the surface of the positive electrode 4, and the second thin film 6C is connected to the main layer 6A and the first layer. Between the two thin films 6B. In the fifth arrangement, the first thin film 6B and the second thin film 6C are arranged opposite to each other in the fourth arrangement. However, in the fourth and fifth arrangements, the main layer 6A is provided on the surface of the negative electrode 5 instead of the first thin film 6B and the second thin film 6C. For this reason, metal foreign matter ions may be deposited on the surface of the negative electrode 5, and the metal foreign matter deposited on the surface of the negative electrode 5 may reach the positive electrode 4 as shown in FIG.

以上のことから、第1〜第5の配置よりも図3に示す配置の方が好ましい。しかし、第1〜第5の配置では、セパレータが第1の薄膜及び第2の薄膜を有していない場合に比べて、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できる。よって、第1〜第5の配置でも、本実施形態における効果をある程度得ることができる。   From the above, the arrangement shown in FIG. 3 is preferable to the first to fifth arrangements. However, in the 1st-5th arrangement | positioning, generation | occurrence | production of the internal short circuit resulting from mixing of a metal foreign material can be prevented compared with the case where a separator does not have a 1st thin film and a 2nd thin film. Therefore, the effects in the present embodiment can be obtained to some extent even in the first to fifth arrangements.

セパレータ6は、第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとを有していることが好ましい。セパレータが第2の薄膜6Cを有していなければ、金属異物イオンが負極5の表面に到達する場合があり、そのため、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できない場合がある。また、第1の薄膜6Bを負極5等に接着することが難しいので、電極群8の製造歩留まりの低下を引き起こす場合があり、負極活物質の膨張及び収縮に起因して第1の薄膜6Bが負極5等から剥離する場合がある。また、セパレータ6が第1の薄膜6Bを有していなければ、金属異物イオンの拡散が十分に行われない場合があり、そのために金属異物の析出がある一箇所で集中的に発生して短絡に至るという不具合を引き起こす場合がある。   The separator 6 preferably has a first thin film 6B and a second thin film 6C. If the separator does not have the second thin film 6C, the metal foreign matter ions may reach the surface of the negative electrode 5, and therefore it may not be possible to prevent the occurrence of an internal short circuit due to the contamination of the metal foreign matter. Moreover, since it is difficult to adhere the first thin film 6B to the negative electrode 5 or the like, the production yield of the electrode group 8 may be reduced, and the first thin film 6B is caused by expansion and contraction of the negative electrode active material. It may peel from the negative electrode 5 or the like. Further, if the separator 6 does not have the first thin film 6B, the metal foreign matter ions may not be sufficiently diffused. For this reason, the metal foreign matter is deposited intensively at one place and short-circuited. It may cause a malfunction that leads to

セパレータ6は、3つ以上の薄膜を有していても良い。この場合、3つ以上の薄膜は、上記理由から、正極4から負極5へ向かうにつれてイオン透過率が小さくなるように配置されていることが好ましい。しかし、薄膜の数が多くなりすぎると、セパレータ6における薄膜の占有率が高くなるので、セパレータ6の機能低下を引き起こす。また、薄膜の総厚みを変えることなく薄膜の数を多くすると、各薄膜の厚みが非常に薄くなるので、各薄膜を形成し難い。これらを考慮して薄膜の数を決定すれば良い。なお、薄膜の総厚みを変えることなく薄膜の数を多くすると、薄膜同士の境界を確認できない場合がある。   The separator 6 may have three or more thin films. In this case, it is preferable that the three or more thin films are arranged so that the ion transmittance decreases from the positive electrode 4 toward the negative electrode 5 for the reason described above. However, if the number of thin films increases too much, the occupancy rate of the thin films in the separator 6 increases, causing a decrease in the function of the separator 6. Further, if the number of thin films is increased without changing the total thickness of the thin films, the thickness of each thin film becomes very thin, so that it is difficult to form each thin film. What is necessary is just to determine the number of thin films in consideration of these. If the number of thin films is increased without changing the total thickness of the thin films, the boundary between the thin films may not be confirmed.

セパレータ6が2つの薄膜を有している場合、第1の薄膜6Bの膜厚は、第2の薄膜6Cの膜厚と略同一であっても良いし(例えば第1の薄膜6Bの膜厚が第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計に対して40%以上60%以下)、第2の薄膜6Cの膜厚よりも非常に薄くても良いし、第2の薄膜6Cの膜厚よりも非常に分厚くても良い。何れの場合であっても本実施形態における効果を得ることができる。しかし、第1の薄膜6Bの膜厚が第2の薄膜6Cの膜厚と略同一であれば、第1の薄膜6Bが奏する効果と第2の薄膜6Cが奏する効果との両方をバランス良く得ることができる。よって、第1の薄膜6Bの膜厚は第2の薄膜6Cの膜厚と略同一であることが好ましい。   When the separator 6 has two thin films, the film thickness of the first thin film 6B may be substantially the same as the film thickness of the second thin film 6C (for example, the film thickness of the first thin film 6B). May be 40% or more and 60% or less of the total thickness of the first thin film 6B and the second thin film 6C), or may be much thinner than the thickness of the second thin film 6C. It may be much thicker than the film thickness of the second thin film 6C. In any case, the effect of the present embodiment can be obtained. However, if the film thickness of the first thin film 6B is substantially the same as the film thickness of the second thin film 6C, both the effect produced by the first thin film 6B and the effect produced by the second thin film 6C can be obtained in a balanced manner. be able to. Therefore, the film thickness of the first thin film 6B is preferably substantially the same as the film thickness of the second thin film 6C.

電極群8は、正極4と負極5とがセパレータ6を介して積層されて形成されていても良い。   The electrode group 8 may be formed by laminating the positive electrode 4 and the negative electrode 5 with the separator 6 interposed therebetween.

非水電解質二次電池は、正極リード4Lの代わりに正極集電板を備えていても良く、負極リード5Lの代わりに負極集電板を備えていても良い。集電板を用いて集電すれば、リードを用いて集電する場合に比べて集電時の抵抗を下げることができるので、非水電解質二次電池の高出力化を図ることができる。   The nonaqueous electrolyte secondary battery may include a positive electrode current collector plate instead of the positive electrode lead 4L, and may include a negative electrode current collector plate instead of the negative electrode lead 5L. If current collection is performed using the current collector plate, the resistance during current collection can be reduced as compared with the case where current collection is performed using leads, so that the output of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be increased.

非水電解質二次電池は、電池ケース1の代わりにラミネートフィルムを備えていても良い。電極群8がラミネートフィルムで包まれていれば、電極群8が金属からなる電池ケース1内に収容されている場合に比べて金属ケース由来の金属異物の量を減らすことができ、よって、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できるという効果に貢献できる。   The nonaqueous electrolyte secondary battery may include a laminate film instead of the battery case 1. If the electrode group 8 is wrapped with a laminate film, the amount of metal foreign matter derived from the metal case can be reduced as compared with the case where the electrode group 8 is accommodated in the battery case 1 made of metal. This can contribute to the effect of preventing the occurrence of an internal short circuit due to the mixing of foreign matter.

以下には、正極4及び負極5のそれぞれの構成、材料及び作製方法、セパレータ6の主体層6Aの構成、非水電解質の材料、並びに、非水電解質二次電池の作製方法を示す。   Below, each structure, material, and manufacturing method of the positive electrode 4 and the negative electrode 5, the structure of 6 A of main layers of the separator 6, the material of a nonaqueous electrolyte, and the manufacturing method of a nonaqueous electrolyte secondary battery are shown.

−正極−
正極集電体4Aは、アルミニウムからなっても良く、アルミニウムを主剤とする導電性材料からなっても良い。正極集電体4Aは、長尺な導電性基板又は長尺な箔であれば良く、複数の孔部を有していても良い。
-Positive electrode-
The positive electrode current collector 4A may be made of aluminum or a conductive material mainly composed of aluminum. The positive electrode current collector 4A may be a long conductive substrate or a long foil, and may have a plurality of holes.

正極集電体4Aの厚みは、1μm以上500μm以下であることが好ましく、10μm以上20μm以下であればさらに好ましい。これにより、正極4の強度を保持しながら正極4を軽量化できる。   The thickness of the positive electrode current collector 4A is preferably 1 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 20 μm or less. Thereby, the positive electrode 4 can be reduced in weight while maintaining the strength of the positive electrode 4.

正極活物質は、リチウムと第1の金属と酸素とを含む複合酸化物であり、例えば、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiCoNiO、LiCo1−z、LiNi1−z、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiMn、LiMnMO、LiMePO又はLiMePOFである。Mは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb及びBのうちの少なくとも1つである。Meは、Fe、Mn、Co及びNiから選択される少なくとも1種である。zは0よりも大きく1以下である。このように複合酸化物には、リン酸化合物も含まれる。正極活物質は、上記複合酸化物の一部の元素が他の元素で置換されたものであっても良い。また、正極活物質は金属酸化物、リチウム酸化物又は導電剤等で表面処理された複合酸化物であっても良く、表面処理は例えば疎水化処理である。The positive electrode active material is a composite oxide containing lithium, a first metal, and oxygen. For example, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiCoNiO 2 , LiCo 1-z M z O 2 , LiNi 1-z M z O 2, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2, LiMn 2 O 4, LiMnMO 4, a LiMePO 4 or Li 2 MePO 4 F. M is at least one of Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, and B. Me is at least one selected from Fe, Mn, Co and Ni. z is greater than 0 and less than or equal to 1. Thus, the composite oxide includes a phosphate compound. The positive electrode active material may be one in which a part of the elements of the composite oxide is replaced with another element. The positive electrode active material may be a metal oxide, lithium oxide, or a composite oxide surface-treated with a conductive agent, and the surface treatment is, for example, a hydrophobic treatment.

正極活物質の平均粒子径は、5μm以上20μm以下であることが好ましい。正極活物質の平均粒子径が5μm未満であると、活物質粒子の表面積が極めて大きくなるので、極板中に活物質を固定するために必要な結着剤の量が多くなる。そのため、極板あたりの正極活物質量の減少を招来するため、容量低下を引き起こす場合がある。一方、正極活物質の平均粒子径が20μmを超えると、正極集電体4Aに正極合剤スラリーを塗工したときにスジがスラリー層の表面に発生する場合がある。よって、正極活物質の平均粒子径は、5μm以上20μm以下であることが好ましい。   The average particle size of the positive electrode active material is preferably 5 μm or more and 20 μm or less. When the average particle diameter of the positive electrode active material is less than 5 μm, the surface area of the active material particles becomes extremely large, and therefore the amount of the binder necessary for fixing the active material in the electrode plate increases. For this reason, the amount of the positive electrode active material per electrode plate is reduced, which may cause a decrease in capacity. On the other hand, when the average particle diameter of the positive electrode active material exceeds 20 μm, streaks may occur on the surface of the slurry layer when the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 4A. Therefore, the average particle size of the positive electrode active material is preferably 5 μm or more and 20 μm or less.

結着剤は、例えばPVDF、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、ポリアクリル酸ヘキシルエステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル、ポリメタクリル酸エチルエステル、ポリメタクリル酸ヘキシルエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルフォン、ヘキサフルオロポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム又はカルボキシメチルセルロース等である。又は、結着剤は、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、エチレン、プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、フルオロメチルビニルエーテル、アクリル酸及びヘキサジエンから選択された2種以上の材料からなる共重合体又は混合物である。   Examples of the binder include PVDF, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, aramid resin, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyacrylonitrile, polyacrylic acid, polyacrylic acid methyl ester, polyacrylic acid ethyl ester, and polyacrylic acid. Hexyl ester, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid methyl ester, polymethacrylic acid ethyl ester, polymethacrylic acid hexyl ester, polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, polyether, polyethersulfone, hexafluoropolypropylene, styrene butadiene rubber or carboxymethylcellulose Etc. Alternatively, the binder may be tetrafluoroethylene, hexafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, vinylidene fluoride, chlorotrifluoroethylene, ethylene, propylene, pentafluoropropylene, fluoromethyl vinyl ether, acrylic acid and hexadiene. It is a copolymer or a mixture comprising two or more selected materials.

上記列挙した材料の中でもPVDF及びその誘導体は、非水電解質二次電池内において化学的に安定であり、正極集電体4Aと正極活物質又は導電剤とを十分に結着させることができ、さらには、正極活物質と導電剤とを十分に結着させることができる。よって、結着剤としてPVDF又はその誘導体を使用すると、サイクル特性及び放電性能に優れた非水電解質二次電池を提供できる。それだけでなく、PVDF及びその誘導体は安価であるため、結着剤としてPVDF又はその誘導体を使用すれば非水電解質二次電池の製造コストを抑えることができる。以上のことから、結着剤としてPVDF又はその誘導体を用いることが好ましい。なお、結着剤としてPVDFを用いる場合には、PVDFがNメチルピロリドンに溶解された溶液を用いて正極合剤スラリーを調製しても良く、粉末状のPVDFを正極合剤スラリー中に溶解させても良い。   Among the materials listed above, PVDF and its derivatives are chemically stable in the non-aqueous electrolyte secondary battery, and can sufficiently bind the positive electrode current collector 4A and the positive electrode active material or conductive agent, Furthermore, the positive electrode active material and the conductive agent can be sufficiently bound. Therefore, when PVDF or a derivative thereof is used as the binder, a nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in cycle characteristics and discharge performance can be provided. In addition, since PVDF and its derivatives are inexpensive, the production cost of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be suppressed by using PVDF or its derivatives as the binder. From the above, it is preferable to use PVDF or a derivative thereof as a binder. When PVDF is used as the binder, a positive electrode mixture slurry may be prepared using a solution in which PVDF is dissolved in N-methylpyrrolidone, and powdered PVDF is dissolved in the positive electrode mixture slurry. May be.

導電剤は、例えば、天然黒鉛又は人造黒鉛等のグラファイト類であっても良いし、アセチレンブラック(AB:acetylene black)又はケッチェンブラック等のカーボンブラック類であっても良いし、炭素繊維又は金属繊維等の導電性繊維類であっても良いし、フッ化カーボンであっても良いし、アルミニウム等の金属粉末類であっても良いし、酸化亜鉛又はチタン酸カリウム等の導電性ウィスカー類であっても良いし、酸化チタン等の導電性金属酸化物であっても良いし、フェニレン誘導体等の有機導電性材料であっても良い。   The conductive agent may be, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite, carbon black such as acetylene black (AB) or ketjen black, carbon fiber, or metal Conductive fibers such as fibers may be used, carbon fluoride may be used, metal powders such as aluminum may be used, and conductive whiskers such as zinc oxide or potassium titanate may be used. It may be a conductive metal oxide such as titanium oxide or an organic conductive material such as a phenylene derivative.

このような正極4の作製方法を示す。まず、正極活物質、結着剤及び導電剤を液状成分に混合して正極合剤スラリーを調製する。このとき、正極合剤スラリーは、正極活物質に対して3.0vol%以上6.0vol%以下の結着剤を含んでいれば良い。次に、得られた正極合剤スラリーを正極集電体4Aの両表面上に塗布して乾燥させ、得られた正極板を圧延する。これにより、所定の厚みを有する正極が作製される。   A method for manufacturing such a positive electrode 4 will be described. First, a positive electrode mixture slurry is prepared by mixing a positive electrode active material, a binder, and a conductive agent with liquid components. At this time, the positive electrode mixture slurry only needs to contain a binder of 3.0 vol% or more and 6.0 vol% or less with respect to the positive electrode active material. Next, the obtained positive electrode mixture slurry is applied on both surfaces of the positive electrode current collector 4A and dried, and the obtained positive electrode plate is rolled. Thereby, a positive electrode having a predetermined thickness is produced.

−負極−
負極集電体5Aは、ステンレス鋼、ニッケル又は銅等からなることが好ましい。負極集電体5Aは、長尺な導電性基板又は長尺な箔であれば良く、複数の孔部を有していても良い。
-Negative electrode-
The negative electrode current collector 5A is preferably made of stainless steel, nickel, copper, or the like. The negative electrode current collector 5A may be a long conductive substrate or a long foil, and may have a plurality of holes.

負極集電体5Aの厚みは、1μm以上500μm以下であることが好ましく、10μm以上20μm以下であればさらに好ましい。これにより、負極5の強度を保持しながら負極5を軽量化できる。   The thickness of the negative electrode current collector 5A is preferably 1 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 20 μm or less. Thereby, the negative electrode 5 can be reduced in weight while maintaining the strength of the negative electrode 5.

負極活物質は、例えば、炭素材料、金属、金属繊維、酸化物、窒化物、珪素化合物、錫化合物又は各種合金材料等が挙げられる。炭素材料は、例えば、各種天然黒鉛、コークス、黒鉛化途上炭素、炭素繊維、球状炭素、各種人造黒鉛又は非晶質炭素である。珪素化合物は、SiO(但し0.05<x<1.95)であっても良いし、Siの一部をB、Mg、Ni、Ti、Mo、Co、Ca、Cr、Cu、Fe、Mn、Nb、Ta、V、W、Zn、C、N及びSnからなる元素群から選択された少なくとも1種以上の元素で置換した珪素合金であっても良いし、珪素固溶体であっても良い。また、錫化合物は、例えば、NiSn、MgSn、SnO(但し0<x<2)、SnO又はSnSiOであれば良い。負極活物質は、上記列挙した材料のうち2種を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。Examples of the negative electrode active material include carbon materials, metals, metal fibers, oxides, nitrides, silicon compounds, tin compounds, and various alloy materials. The carbon material is, for example, various natural graphites, cokes, graphitized carbon, carbon fibers, spherical carbon, various artificial graphites, or amorphous carbon. The silicon compound may be SiO x (where 0.05 <x <1.95), and a part of Si may be B, Mg, Ni, Ti, Mo, Co, Ca, Cr, Cu, Fe, It may be a silicon alloy substituted with at least one element selected from the group consisting of Mn, Nb, Ta, V, W, Zn, C, N and Sn, or may be a silicon solid solution. . In addition, the tin compound may be, for example, Ni 2 Sn 4 , Mg 2 Sn, SnO x (where 0 <x <2), SnO 2 or SnSiO 3 . The negative electrode active material may be used alone or in combination of two or more of the materials listed above.

このような負極5の作製方法を示す。負極活物質として炭素材料を用いる場合には、まず、負極活物質(炭素材料)及び結着剤を液状成分に混合させて負極合剤スラリーを調製する。次に、得られた負極合剤スラリーを負極集電体5Aの両表面上に塗布して乾燥させ、得られた負極板を圧延する。これにより、所定の厚みを有する負極5が作製される。   A method for producing such a negative electrode 5 will be described. When a carbon material is used as the negative electrode active material, first, a negative electrode active material (carbon material) and a binder are mixed with a liquid component to prepare a negative electrode mixture slurry. Next, the obtained negative electrode mixture slurry is applied on both surfaces of the negative electrode current collector 5A and dried, and the obtained negative electrode plate is rolled. Thereby, the negative electrode 5 having a predetermined thickness is produced.

負極活物質として金属又は金属を含む化合物を用いる場合には、負極集電体5Aの両表面上に負極活物質を蒸着させれば良い。   When a metal or a compound containing a metal is used as the negative electrode active material, the negative electrode active material may be vapor-deposited on both surfaces of the negative electrode current collector 5A.

負極5には、不可逆容量を補填するためのリチウムが予め設けられていても良い。   The negative electrode 5 may be preliminarily provided with lithium for supplementing the irreversible capacity.

−セパレータ−
セパレータ6の構成は、上記実施形態1で示した通りである。なお、主体層6Aは、次に示す構成であっても良い。
-Separator-
The configuration of the separator 6 is as shown in the first embodiment. The main layer 6A may have the following configuration.

主体層6Aは、絶縁性粒子(例えば金属酸化物又は金属硫化物)が互いに結着されたもの(多孔性絶縁膜)であっても良いし、ポリオレフィンからなる微多孔薄膜、織布又は不織布と多孔性絶縁膜との両方を有していても良い。絶縁性粒子は、絶縁性に優れ且つ高温下でも耐変形性を有するものが好ましく、多孔性絶縁膜は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム又は酸化チタン等の酸化物からなる絶縁体の微粉末が極板上に塗布されたものであることが好ましい。主体層6Aとしてポリオレフィンからなる微多孔薄膜、織布又は不織布を用いれば、主体層6Aはシャットダウン機能を有するので、非水電解質二次電池の温度上昇を抑制できる。一方、主体層6Aとして多孔性絶縁膜を用いれば、非水電解質二次電池の温度が非常に高くなった場合であっても(例えば200℃以上)主体層6Aの収縮を防止できるので、内部短絡の発生を防止できる。非水電解質二次電池の用途等によって主体層6Aの構成を選択すれば良い。   The main layer 6A may be one (insulating porous particles) in which insulating particles (for example, metal oxide or metal sulfide) are bound to each other, or a microporous thin film, a woven fabric or a nonwoven fabric made of polyolefin. You may have both with a porous insulating film. The insulating particles preferably have excellent insulating properties and are resistant to deformation even at high temperatures, and the porous insulating film is made of an insulating fine powder made of an oxide such as aluminum oxide, magnesium oxide or titanium oxide. It is preferable that it is applied on top. If a microporous thin film, a woven fabric, or a nonwoven fabric made of polyolefin is used as the main layer 6A, the main layer 6A has a shutdown function, so that the temperature increase of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be suppressed. On the other hand, if a porous insulating film is used as the main layer 6A, the shrinkage of the main layer 6A can be prevented even when the temperature of the nonaqueous electrolyte secondary battery becomes very high (eg, 200 ° C. or higher). The occurrence of a short circuit can be prevented. What is necessary is just to select the structure of 6 A of main body layers according to the use etc. of a nonaqueous electrolyte secondary battery.

主体層6Aとして微多孔薄膜を用いる場合には、主体層6Aは、1種の材料からなる単層膜であっても良いし、2種以上の材料からなる複合膜であっても良いし、互いに異なる材料からなる2層以上の膜が積層された多層膜であっても良い。   When a microporous thin film is used as the main layer 6A, the main layer 6A may be a single layer film made of one kind of material or a composite film made of two or more kinds of materials, It may be a multilayer film in which two or more layers made of different materials are laminated.

主体層6Aは、30%以上70%以下の空孔率を有していれば好ましく、35%以上60%以下の空孔率を有していればさらに好ましい。空孔率は、主体層6Aの全体積に対する孔の体積の比率である。   The main layer 6A preferably has a porosity of 30% to 70%, and more preferably has a porosity of 35% to 60%. The porosity is the ratio of the volume of the holes to the total volume of the main layer 6A.

−非水電解質−
非水電解質は、液状非水電解質であっても良く、ゲル状非水電解質であっても良く、固体状非水電解質であっても良い。
-Non-aqueous electrolyte-
The non-aqueous electrolyte may be a liquid non-aqueous electrolyte, a gel-like non-aqueous electrolyte, or a solid non-aqueous electrolyte.

液状非水電解質(非水電解液,後述)では、電解質(例えばリチウム塩)が非水溶媒に溶解している。   In a liquid nonaqueous electrolyte (nonaqueous electrolyte solution, which will be described later), an electrolyte (for example, a lithium salt) is dissolved in a nonaqueous solvent.

ゲル状非水電解質では、非水電解質が高分子材料に保持されている。高分子材料は、例えばPVDF、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキサイド、ポリ塩化ビニル、ポリアクリレート、又は、ポリビニリデンフルオライドヘキサフルオロプロピレン等である。   In the gel-like nonaqueous electrolyte, the nonaqueous electrolyte is held by the polymer material. Examples of the polymer material include PVDF, polyacrylonitrile, polyethylene oxide, polyvinyl chloride, polyacrylate, and polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene.

固体状非水電解質は、高分子固体電解質を含んでいる。   The solid non-aqueous electrolyte includes a polymer solid electrolyte.

以下では、非水電解液について示す。   Below, it shows about a non-aqueous electrolyte.

非水溶媒には、公知の非水溶媒を使用でき、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル又は環状カルボン酸エステル等を使用できる。環状炭酸エステルは、例えば、プロピレンカーボネート(PC;propylene carbonate)又はエチレンカーボネート(EC;ethylene carbonate)である。鎖状炭酸エステルは、例えば、ジエチルカーボネート(DEC;diethyl carbonate)、エチルメチルカーボネート(EMC;ethylmethyl carbonate)又はジメチルカーボネート(DMC;dimethyl carbonate)である。環状カルボン酸エステルは、例えば、γ−ブチロラクトン(GBL;gamma-butyrolactone)又はγ−バレロラクトン(GVL;gamma-valerolactone)である。非水溶媒は、上記に列挙された非水溶媒のうち1種を単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。   As the non-aqueous solvent, a known non-aqueous solvent can be used, and for example, a cyclic carbonate, a chain carbonate, or a cyclic carboxylic acid ester can be used. The cyclic carbonate is, for example, propylene carbonate (PC) or ethylene carbonate (EC). The chain carbonate is, for example, diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC) or dimethyl carbonate (DMC). The cyclic carboxylic acid ester is, for example, γ-butyrolactone (GBL; gamma-butyrolactone) or γ-valerolactone (GVL). As the non-aqueous solvent, one of the non-aqueous solvents listed above may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

電解質は、例えば、LiClO、LiBF、LiPF、LiAlCl、LiSbF、LiSCN、LiCFSO、LiCFCO、LiAsF、LiB10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiCl、LiBr、LiI、クロロボランリチウム、ホウ酸塩類、又はイミド塩類である。ホウ酸塩類は、例えば、ビス(1,2−ベンゼンジオレート(2−)−O,O’)ホウ酸リチウム、ビス(2,3−ナフタレンジオレート(2−)−O,O’)ホウ酸リチウム、ビス(2,2’−ビフェニルジオレート(2−)−O,O’)ホウ酸リチウム、又はビス(5−フルオロ−2−オレート−1−ベンゼンスルホン酸−O,O’)ホウ酸リチウムである。また、イミド塩類は、例えば、ビストリフルオロメタンスルホン酸イミドリチウム((CFSONLi)、トリフルオロメタンスルホン酸ノナフルオロブタンスルホン酸イミドリチウム(LiN(CFSO)(CSO))、又は、ビスペンタフルオロエタンスルホン酸イミドリチウム((CSONLi)である。電解質としては、上記に列挙された電解質のうち1種を単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。Examples of the electrolyte include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiB 10 Cl 10 , lower aliphatic lithium carboxylate, LiCl, LiBr , LiI, chloroborane lithium, borates, or imide salts. Examples of the borate salts include bis (1,2-benzenediolate (2-)-O, O ′) lithium borate, bis (2,3-naphthalenedioleate (2-)-O, O ′) boron. Lithium acid, bis (2,2′-biphenyldiolate (2-)-O, O ′) lithium borate, or bis (5-fluoro-2-olate-1-benzenesulfonic acid-O, O ′) boron Lithium acid. Examples of the imide salts include lithium bistrifluoromethanesulfonate imide ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi), lithium trifluoromethanesulfonate nonafluorobutanesulfonate (LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 ). SO 2)), or a bispentafluoroethanesulfonyl imide lithium ((C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi). As the electrolyte, one of the electrolytes listed above may be used alone, or two or more may be used in combination.

電解質の濃度は、0.5mol/m3以上2mol/m3以下であることが好ましい。The concentration of the electrolyte is preferably 0.5 mol / m 3 or more and 2 mol / m 3 or less.

非水電解液は、上記非水溶媒及び上記電解質以外に、次に示す添加剤を含んでいても良い。この添加剤は負極活物質層の表面上で分解され、これにより、リチウムイオン伝導性の高い被膜が負極活物質層の表面上に形成される。よって、非水電解質二次電池の充放電効率を高めることができる。このような機能を持つ添加剤は、例えば、ビニレンカーボネート(VC;vinylene carbonate)、4−メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、4−エチルビニレンカーボネート、4,5−ジエチルビニレンカーボネート、4−プロピルビニレンカーボネート、4,5−ジプロピルビニレンカーボネート、4−フェニルビニレンカーボネート、4,5−ジフェニルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート(VEC;vinyl ethylene carbonate)、又はジビニルエチレンカーボネートである。添加剤としては、上記に列挙された材料のうちの1種類を単独で用いても良く、上記に列挙された材料のうちの2種以上を組み合わせて用いても良い。添加剤として、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート及びジビニルエチレンカーボネートよりなる群から選択された少なくとも1種を用いることが好ましい。なお、添加剤は、上記に列挙された材料の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたものであっても良い。   The nonaqueous electrolytic solution may contain the following additives in addition to the nonaqueous solvent and the electrolyte. This additive is decomposed on the surface of the negative electrode active material layer, whereby a film having high lithium ion conductivity is formed on the surface of the negative electrode active material layer. Therefore, the charge / discharge efficiency of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be increased. Examples of the additive having such a function include vinylene carbonate (VC), 4-methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, 4-ethyl vinylene carbonate, 4,5-diethyl vinylene carbonate, 4 -Propylene vinylene carbonate, 4,5-dipropyl vinylene carbonate, 4-phenyl vinylene carbonate, 4,5-diphenyl vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate (VEC), or divinyl ethylene carbonate. As an additive, one of the materials listed above may be used alone, or two or more of the materials listed above may be used in combination. As an additive, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and divinyl ethylene carbonate. The additive may be one in which some of the hydrogen atoms in the materials listed above are substituted with fluorine atoms.

また、非水電解液は、上記非水溶媒及び上記電解質以外に、ベンゼン誘導体を含んでいても良い。ベンゼン誘導体は、フェニル基を有するものが好ましく、また、互いに隣り合う位置に結合されたフェニル基及び環状化合物基を有するものが好ましい。ここでベンゼン誘導体は、例えば、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、又はジフェニルエーテルである。また、上記環状化合物基は、例えば、フェニル基、環状エーテル基、環状エステル基、シクロアルキル基、又はフェノキシ基である。ベンゼン誘導体には、上記に列挙された材料のうち1種を単独で用いても良く、上記に列挙された材料のうち2種以上を組み合わせて用いても良い。なお、非水溶媒は10vol%以下のベンゼン誘導体を含んでいれば良い。非水電解液がこのようなベンゼン誘導体を含んでいると、過充電時には、ベンゼン誘導体が分解されて被膜が電極の表面上に形成され、よって、非水電解質二次電池を不活性化させることができる。   The nonaqueous electrolytic solution may contain a benzene derivative in addition to the nonaqueous solvent and the electrolyte. The benzene derivative preferably has a phenyl group, and preferably has a phenyl group and a cyclic compound group bonded to positions adjacent to each other. Here, the benzene derivative is, for example, cyclohexylbenzene, biphenyl, or diphenyl ether. The cyclic compound group is, for example, a phenyl group, a cyclic ether group, a cyclic ester group, a cycloalkyl group, or a phenoxy group. As the benzene derivative, one of the materials listed above may be used alone, or two or more of the materials listed above may be used in combination. In addition, the nonaqueous solvent should just contain 10 vol% or less of benzene derivatives. If the non-aqueous electrolyte contains such a benzene derivative, during overcharge, the benzene derivative is decomposed and a film is formed on the surface of the electrode, thereby inactivating the non-aqueous electrolyte secondary battery. Can do.

非水電解質二次電池の作製方法を示す。まず、正極集電体4Aのうち正極合剤層4Bが設けられていない部分に正極リード4Lを接続し、負極集電体5Aのうち負極活物質層5Bが設けられていない部分に負極リード5Lを接続する。次に、セパレータ6を介して正極4と負極5とを捲回して、電極群8を作製する。このとき、正極リード4Lと負極リード5Lとが互いに逆向きに延びていることを確認する。続いて、電極群8の上端に上部絶縁板7aを配置し、電極群8の下端に下部絶縁板7bを配置する。それから、負極リード5Lを電池ケース1に接続し、正極リード4Lを封口板2に接続して、電極群8を電池ケース1内に収納する。その後、減圧方式により、電池ケース1内に非水電解液を注入する。そして、電池ケース1の開口部1aを、ガスケット3を介して封口板2で封止する。   A method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery will be described. First, the positive electrode lead 4L is connected to a portion of the positive electrode current collector 4A where the positive electrode mixture layer 4B is not provided, and the negative electrode lead 5L is connected to a portion of the negative electrode current collector 5A where the negative electrode active material layer 5B is not provided. Connect. Next, the positive electrode 4 and the negative electrode 5 are wound through the separator 6 to produce the electrode group 8. At this time, it is confirmed that the positive electrode lead 4L and the negative electrode lead 5L extend in opposite directions. Subsequently, the upper insulating plate 7 a is disposed at the upper end of the electrode group 8, and the lower insulating plate 7 b is disposed at the lower end of the electrode group 8. Then, the negative electrode lead 5 </ b> L is connected to the battery case 1, the positive electrode lead 4 </ b> L is connected to the sealing plate 2, and the electrode group 8 is accommodated in the battery case 1. Thereafter, a non-aqueous electrolyte is injected into the battery case 1 by a decompression method. Then, the opening 1 a of the battery case 1 is sealed with the sealing plate 2 via the gasket 3.

以下では、本発明の実施例を示す。なお、本発明は以下に示す実施例に限定されない。   Examples of the present invention will be described below. In addition, this invention is not limited to the Example shown below.

〔実施例1〕
1.非水電解質二次電池の作製方法
(電池1)
−正極の作製−
まず、平均粒子径が10μmのLiNi0.82Co0.15Al0.03(正極活物質)を準備した。
[Example 1]
1. Manufacturing method of non-aqueous electrolyte secondary battery (Battery 1)
-Production of positive electrode-
First, LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 (positive electrode active material) having an average particle diameter of 10 μm was prepared.

次に、100質量部のLiNi0.82Co0.15Al0.03に、4.5質量部のアセチレンブラック(導電剤)と、4.7質量部のPVDF(結着剤)がN−メチルピロリドン(NMP,NMPはN-methylpyrrolidoneの略語)の溶剤に溶解された溶液とを混合した。これにより、正極合剤スラリーが得られた。Next, 4.5 parts by mass of acetylene black (conductive agent) and 4.7 parts by mass of PVDF (binder) are added to 100 parts by mass of LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2. A solution dissolved in a solvent of N-methylpyrrolidone (NMP, NMP is an abbreviation for N-methylpyrrolidone) was mixed. As a result, a positive electrode mixture slurry was obtained.

この正極合剤スラリーを厚さが15μmのアルミニウム箔(正極集電体)の両面上に塗布して乾燥させ、得られた極板を圧延した。これにより、厚さが0.157mmの正極板が得られた。この正極板を幅57mm、長さ564mmに裁断して、正極を得た。   This positive electrode mixture slurry was applied to both sides of an aluminum foil (positive electrode current collector) having a thickness of 15 μm and dried, and the obtained electrode plate was rolled. As a result, a positive electrode plate having a thickness of 0.157 mm was obtained. This positive electrode plate was cut into a width of 57 mm and a length of 564 mm to obtain a positive electrode.

−負極の作製−
まず、真空蒸着法により、シリコンを、厚さが18μmであり両面に粗面化加工が施された銅箔(負極集電体)の各表面上に蒸着させた。このとき、真空蒸着機の中に酸素を25sccm導入しつつ真空蒸着機の内部の真空度を1.5x10−3Paとした。これにより、銅箔の各表面上には、厚さが10μmであるシリコン含有膜が形成された。燃焼法による酸素量の測定とICP分析によるシリコン量の測定とから、このシリコン含有膜に含まれる活物質の組成はSiO0.42であることが分かった。
-Production of negative electrode-
First, silicon was vapor-deposited on each surface of a copper foil (negative electrode current collector) having a thickness of 18 μm and roughened on both surfaces by vacuum deposition. At this time, the degree of vacuum inside the vacuum vapor deposition machine was set to 1.5 × 10 −3 Pa while introducing 25 sccm of oxygen into the vacuum vapor deposition machine. As a result, a silicon-containing film having a thickness of 10 μm was formed on each surface of the copper foil. From the measurement of the amount of oxygen by the combustion method and the measurement of the amount of silicon by ICP analysis, it was found that the composition of the active material contained in this silicon-containing film was SiO 0.42 .

次に、真空蒸着法により、リチウムをシリコン含有膜の各表面上に蒸着させた。これにより、シリコン含有膜の各表面上には、密度が3.2g/mであるリチウム膜(リチウムの密度をリチウム膜の膜厚で換算すると、膜厚が6μmであるリチウム膜)が形成された。その後、露点が−30℃以下であるドライエア環境下で負極板を取り扱った。Next, lithium was deposited on each surface of the silicon-containing film by vacuum deposition. Thereby, a lithium film having a density of 3.2 g / m 2 is formed on each surface of the silicon-containing film (a lithium film having a film thickness of 6 μm when the density of lithium is converted into a film thickness of the lithium film). It was done. Thereafter, the negative electrode plate was handled in a dry air environment having a dew point of −30 ° C. or lower.

続いて、負極板の片面上に、VDF:HFP=97:3(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むN-メチル-2-ピロリドン溶液(濃度8質量%)を塗布して乾燥させた。これにより、厚みが1μmであるポリマー層(第2の薄膜,以下では「負極側ポリマー層」と記す。)が形成された。その後、負極側ポリマー層上に、VDF:HFP=88:12(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むジメチルカーボネート溶液(濃度5質量%)を塗布して乾燥させた。これにより、厚みが1μmであるポリマー層(第1の薄膜,以下では「主体層側ポリマー層」)が形成された。その後、この2つのポリマー層が形成された負極板を幅58.5mm、長さ750mmに裁断して、負極を得た。   Subsequently, an N-methyl-2-pyrrolidone solution (concentration 8 mass%) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 97: 3 (mass ratio) is applied on one surface of the negative electrode plate and dried. I let you. Thus, a polymer layer (second thin film, hereinafter referred to as “negative electrode polymer layer”) having a thickness of 1 μm was formed. Thereafter, a dimethyl carbonate solution (concentration 5 mass%) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 88: 12 (mass ratio) was applied onto the negative electrode side polymer layer and dried. As a result, a polymer layer (first thin film, hereinafter referred to as “main layer side polymer layer”) having a thickness of 1 μm was formed. Thereafter, the negative electrode plate on which the two polymer layers were formed was cut into a width of 58.5 mm and a length of 750 mm to obtain a negative electrode.

−非水電解液の調製−
体積比が1:3となるように混合されたエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとからなる混合溶媒を用意した。この混合溶媒に、5wt%のビニレンカーボネート(電池の充放電効率を高める添加剤)を添加すると共に、モル濃度(混合溶媒に対するモル濃度)が1.4mol/m3となるようにLiPF(電解質)を溶解させた。このようにして、非水電解液を得た。
-Preparation of non-aqueous electrolyte-
A mixed solvent composed of ethylene carbonate and dimethyl carbonate mixed so that the volume ratio was 1: 3 was prepared. To this mixed solvent, 5 wt% vinylene carbonate (an additive that increases the charge / discharge efficiency of the battery) is added, and LiPF 6 (electrolyte) is adjusted so that the molar concentration (molar concentration with respect to the mixed solvent) is 1.4 mol / m 3. ) Was dissolved. In this way, a nonaqueous electrolytic solution was obtained.

−円筒型電池の作製−
まず、正極集電体にアルミニウム製の正極リードを接続し、負極集電体にニッケル製の負極リードを接続した。その後、正極リードと負極リードとが互いに逆向きに延びるように正極と負極とを配置し、且つ、ポリエチレン膜(主体層,厚み20μm)を正極と主体層側ポリマー層とで挟んだ状態で、正極、負極、ポリエチレン膜とを捲回した。これにより、電極群が作製された。この電極群の正極及び負極に含まれるリチウムの総モル数をICP分析より求めたところ、正極に含まれるNi、Co及びAlの総モル数を1とした場合、リチウムの総モル数は1.13であった。
-Fabrication of cylindrical battery-
First, a positive electrode lead made of aluminum was connected to the positive electrode current collector, and a negative electrode lead made of nickel was connected to the negative electrode current collector. Thereafter, the positive electrode and the negative electrode are arranged so that the positive electrode lead and the negative electrode lead extend in opposite directions, and a polyethylene film (main layer, thickness 20 μm) is sandwiched between the positive electrode and the main layer side polymer layer, The positive electrode, the negative electrode, and the polyethylene film were wound. Thereby, the electrode group was produced. When the total number of moles of lithium contained in the positive electrode and the negative electrode of this electrode group was determined by ICP analysis, when the total number of moles of Ni, Co and Al contained in the positive electrode was 1, the total number of moles of lithium was 1. 13.

次に、電極群の上端に上部絶縁膜を配置し、その下端に下部絶縁板を配置した。その後、負極リードを電池ケースに溶接するとともに正極リードを封口板に溶接して、電極群を電池ケース内に収納した。その後、減圧方式により、非水電解液を電池ケース内に注入した。それから、ガスケットを介して封口板を電池ケースの開口端にかしめた。このようにして電池1が作製された。   Next, an upper insulating film was disposed at the upper end of the electrode group, and a lower insulating plate was disposed at the lower end. Thereafter, the negative electrode lead was welded to the battery case and the positive electrode lead was welded to the sealing plate, and the electrode group was housed in the battery case. Thereafter, a non-aqueous electrolyte was injected into the battery case by a decompression method. Then, the sealing plate was caulked to the open end of the battery case via a gasket. In this way, the battery 1 was produced.

(電池2)
主体層側ポリマー層の構成を除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池2を作製した。具体的には、負極側ポリマー層の上に、VDF:HFP=85:15(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むジメチルカーボネート溶液(濃度5質量%)を塗布して乾燥させた。
(Battery 2)
A battery 2 was produced according to the same method as the battery 1 except for the constitution of the main layer side polymer layer. Specifically, a dimethyl carbonate solution (concentration 5 mass%) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 85: 15 (mass ratio) was applied on the negative electrode side polymer layer and dried. .

(電池3)
負極側ポリマー層の厚みを3μmとし主体層側ポリマー層の厚みを5μmとしたことを除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池3を作製した。
(Battery 3)
A battery 3 was produced in the same manner as the battery 1 except that the thickness of the negative electrode side polymer layer was 3 μm and the thickness of the main layer side polymer layer was 5 μm.

(電池4)
負極側ポリマー層をPVDF膜としたことを除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池4を作製した。具体的には、PVDFのみを含むN-メチル-2-ピロリドン溶液(濃度12質量%)を負極板の片面上に塗布して乾燥させた。
(Battery 4)
A battery 4 was produced in the same manner as the battery 1 except that the negative electrode polymer layer was a PVDF film. Specifically, an N-methyl-2-pyrrolidone solution containing only PVDF (concentration: 12% by mass) was applied on one side of the negative electrode plate and dried.

(電池5)
ポリマー層を負極板の表面上に形成しないことを除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池5を作製した。
(Battery 5)
A battery 5 was produced according to the same method as the battery 1 except that the polymer layer was not formed on the surface of the negative electrode plate.

(電池6)
一層のポリマー層のみを負極板の片面上に形成したことを除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池6を作製した。具体的には、PVDFのみを含むN-メチル-2-ピロリドン溶液(濃度12質量%)を負極板の片面上に塗布して乾燥させた。その後、この負極板を切断して負極を得た。
(Battery 6)
A battery 6 was produced in the same manner as the battery 1 except that only one polymer layer was formed on one side of the negative electrode plate. Specifically, an N-methyl-2-pyrrolidone solution containing only PVDF (concentration: 12% by mass) was applied on one side of the negative electrode plate and dried. Thereafter, this negative electrode plate was cut to obtain a negative electrode.

(電池7)
一層のポリマー層のみを負極の片面上に形成したことを除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池7を作製した。具体的には、VDF:HFP=88:12(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むジメチルカーボネート溶液(濃度5質量%)を負極板の片面上に塗布して乾燥させた。その後、この負極板を切断して負極を得た。
(Battery 7)
A battery 7 was produced in the same manner as the battery 1 except that only one polymer layer was formed on one side of the negative electrode. Specifically, a dimethyl carbonate solution (concentration 5 mass%) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 88: 12 (mass ratio) was applied on one side of the negative electrode plate and dried. Thereafter, this negative electrode plate was cut to obtain a negative electrode.

2.評価方法
内部短絡が発生している電池の電池電圧は、内部短絡が発生していない電池の電池電圧よりも低い。実施例1の電池の電圧は、約2.8Vである。そのため、実施例1では、測定された電池電圧が2.6Vよりも低くなった場合を不良と判断し、不良な電池の個数(母数は50個)を数えた。
2. Evaluation Method The battery voltage of a battery in which an internal short circuit has occurred is lower than the battery voltage of a battery in which no internal short circuit has occurred. The voltage of the battery of Example 1 is about 2.8V. Therefore, in Example 1, the case where the measured battery voltage was lower than 2.6 V was judged as defective, and the number of defective batteries (the number of parameters was 50) was counted.

具体的には、電池1〜7のそれぞれを作製してから48時間後に電池電圧を測定し、内部短絡が発生している電池の個数を数えた。この結果を図5における組立後48時間後の不良率に記す。   Specifically, the battery voltage was measured 48 hours after each of the batteries 1 to 7 was produced, and the number of batteries in which an internal short circuit occurred was counted. The result is shown in the defect rate 48 hours after assembly in FIG.

また、電池1〜7のそれぞれに対して充放電を500サイクル実施してから電池電圧を測定し、内部短絡が発生している電池の個数を数えた。1サイクルは、45℃の環境下、1.4Aの定電流で電圧が4.15Vになるまで充電を行い、4.15Vの定電圧で電流が50mAになるまで充電を行った後、2.8Aの定電流で電圧が2.0Vに至るまで放電を行うという一連の作業である。なお、充電と放電との間及び放電と充電との間にはどちらも、30分間の休止を設けた。この結果を図5における500サイクル後の不良率に記す。   Moreover, after carrying out 500 cycles of charging / discharging with respect to each of the batteries 1-7, the battery voltage was measured and the number of the batteries which the internal short circuit generate | occur | produced was counted. One cycle is charged at a constant current of 1.4 A under a 45 ° C. environment until the voltage reaches 4.15 V, and charged at a constant voltage of 4.15 V until the current reaches 50 mA. This is a series of operations in which discharge is performed at a constant current of 8 A until the voltage reaches 2.0V. Note that a 30-minute pause was provided between charging and discharging and between discharging and charging. This result is shown in the defect rate after 500 cycles in FIG.

〔実施例2〕
実施例2では、負極側ポリマー層及び主体層側ポリマー層をポリエチレン膜の片面上に固定してセパレータを作製した。
[Example 2]
In Example 2, the negative electrode side polymer layer and the main layer side polymer layer were fixed on one side of a polyethylene film to produce a separator.

1.非水電解質二次電池の作製方法
(電池8)
負極側ポリマー層及び主体層側ポリマー層の構成と負極の作製方法と負極側ポリマー層及び主体層側ポリマー層の作製方法とを除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池8を作製した。
1. Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery (Battery 8)
A battery 8 was prepared according to the same method as the battery 1 except for the configuration of the negative electrode side polymer layer and the main layer side polymer layer, the negative electrode preparation method, and the negative electrode side polymer layer and main layer side polymer layer preparation method. .

−負極の作製−
具体的には、上記電池1の「−負極の作製−」に従って真空蒸着法によりリチウムをシリコン含有膜の各表面上に蒸着させてから、この極板を幅58.5mm、長さ750mmに裁断した。このようにして、負極を得た。
-Production of negative electrode-
Specifically, lithium was vapor-deposited on each surface of the silicon-containing film by a vacuum vapor deposition method in accordance with “-Production of negative electrode” of the battery 1, and then the electrode plate was cut into a width of 58.5 mm and a length of 750 mm. did. In this way, a negative electrode was obtained.

−セパレータの作製−
ポリエチレン膜(厚みが20μm)をN−メチル−2−ピロリドン中に浸漬させた。その後、VDF:HFP=95:5(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むN−メチル−2−ピロリドン溶液(濃度3質量%)をポリエチレン膜の片面上に塗布し、ポリエチレン膜とともに乾燥させた。これにより、主体層側ポリマーがポリエチレン膜の片面上に形成された。なお、ポリエチレン膜の厚みと主体層側ポリマーの厚みとの合計は21μmであった。
-Production of separator-
A polyethylene film (thickness 20 μm) was immersed in N-methyl-2-pyrrolidone. Thereafter, an N-methyl-2-pyrrolidone solution (concentration 3% by mass) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 95: 5 (mass ratio) was applied on one side of the polyethylene film, and together with the polyethylene film Dried. Thereby, the main layer side polymer was formed on one side of the polyethylene film. The total of the thickness of the polyethylene film and the thickness of the main layer side polymer was 21 μm.

続いて、PVDFのみを含むN-メチル-2-ピロリドン溶液(濃度12質量%)を主体層側ポリマー層上に塗布してから乾燥させた。乾燥後の厚みは22μmであった。   Subsequently, an N-methyl-2-pyrrolidone solution containing only PVDF (concentration: 12% by mass) was applied onto the main polymer layer and then dried. The thickness after drying was 22 μm.

(電池9)
負極側ポリマー層及び主体層側ポリマー層の各構成を除いては上記電池8と同様の方法に従って、電池9を作製した。
(Battery 9)
A battery 9 was produced according to the same method as the battery 8 except for the respective configurations of the negative electrode side polymer layer and the main layer side polymer layer.

具体的には、VDF:HFP=88:12(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むジメチルカーボネート溶液(濃度5質量%)をポリエチレン膜の片面上に塗布して乾燥させた。乾燥後の厚みは20μmであった。乾燥後にポリエチレン膜の断面を観察すると、上記ポリマーがポリエチレン膜の片面に染みこんでいることが分かった。   Specifically, a dimethyl carbonate solution (concentration of 5% by mass) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 88: 12 (mass ratio) was applied on one side of a polyethylene film and dried. The thickness after drying was 20 μm. When the cross section of the polyethylene film was observed after drying, it was found that the polymer soaked into one side of the polyethylene film.

次に、VDF:HFP=95:5(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むN−メチル−2−ピロリドン溶液(濃度3質量%)を主体層側ポリマー層の表面上に塗布してから乾燥させた。乾燥後の厚みは平均21μmであった。   Next, an N-methyl-2-pyrrolidone solution (concentration 3% by mass) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 95: 5 (mass ratio) was applied onto the surface of the main polymer layer. And then dried. The average thickness after drying was 21 μm.

(電池10)
主体層側ポリマー層のみをポリエチレン膜の片面上に形成することを除いては上記電池8と同様の方法に従って、電池10を作製した。
(Battery 10)
A battery 10 was produced according to the same method as the battery 8 except that only the main layer side polymer layer was formed on one side of the polyethylene film.

2.評価方法
上記実施例1における評価方法と同様の評価方法を用いて、電池8〜10を評価した。その評価結果を図6に示す。
2. Evaluation Method Batteries 8 to 10 were evaluated using the same evaluation method as the evaluation method in Example 1 above. The evaluation results are shown in FIG.

〔実施例3〕
実施例3では、負極活物質として黒鉛を用いた。
Example 3
In Example 3, graphite was used as the negative electrode active material.

1.非水電解質二次電池の作製方法
(電池11)
負極活物質として黒鉛を用いたことを除いては電池2と同様の方法に従って、電池11を作製した。
1. Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery (Battery 11)
A battery 11 was produced in the same manner as the battery 2 except that graphite was used as the negative electrode active material.

−負極の作製−
まず、鱗片状人造黒鉛(負極活物質)を粉砕して、平均粒子径が約20μmになるように分級した。
-Production of negative electrode-
First, scaly artificial graphite (negative electrode active material) was pulverized and classified so that the average particle size was about 20 μm.

次に、100質量部の鱗片状人造黒鉛に、3質量部のスチレンブタジエンゴム(結着剤)とカルボキシメチルセルロースを1質量%含む水溶液100質量部とを加えて混合した。これにより、負極合剤スラリーを得た。   Next, 100 parts by mass of flaky artificial graphite was mixed with 3 parts by mass of styrene butadiene rubber (binder) and 100 parts by mass of an aqueous solution containing 1% by mass of carboxymethyl cellulose. This obtained the negative mix slurry.

続いて、この負極合剤スラリーを厚さ8μmの銅箔(負極集電体)の両面上に塗布して乾燥させ、得られた極板を圧延した。これにより、厚みが0.156mmの負極板が得られた。この負極板に対し、190℃の下、8時間、窒素雰囲気中にて、熱風により熱処理を施した。熱処理後の負極板を裁断して、厚さ0.156mm、幅58.5mm、長さ750mmの負極を得た。なお、電極群を形成したときに正極活物質と対向しない部分(負極の長手方向における端部)に存在する負極活物質を除去した。   Subsequently, this negative electrode mixture slurry was applied onto both sides of a copper foil (negative electrode current collector) having a thickness of 8 μm and dried, and the obtained electrode plate was rolled. As a result, a negative electrode plate having a thickness of 0.156 mm was obtained. This negative electrode plate was heat-treated with hot air at 190 ° C. for 8 hours in a nitrogen atmosphere. The negative electrode plate after the heat treatment was cut to obtain a negative electrode having a thickness of 0.156 mm, a width of 58.5 mm, and a length of 750 mm. In addition, the negative electrode active material which exists in the part (edge part in the longitudinal direction of a negative electrode) which does not oppose a positive electrode active material when forming an electrode group was removed.

それから、VDF:HFP=97:3(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むN-メチル-2-ピロリドン溶液(濃度8質量%)を、負極の表面上に塗布して乾燥させた。これにより、厚みが1μmの負極側ポリマー層が形成された。その後、VDF:HFP=85:15(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むジメチルカーボネート溶液(濃度5質量%)を負極側ポリマー層の表面上に塗布して乾燥させた。これにより、厚みが1μmの主体層側ポリマー層が形成された。   Then, an N-methyl-2-pyrrolidone solution (concentration 8% by mass) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 97: 3 (mass ratio) was applied on the surface of the negative electrode and dried. . Thereby, a negative electrode side polymer layer having a thickness of 1 μm was formed. Thereafter, a dimethyl carbonate solution (concentration of 5% by mass) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 85: 15 (mass ratio) was applied onto the surface of the negative electrode polymer layer and dried. Thereby, a main layer side polymer layer having a thickness of 1 μm was formed.

そして、負極の長手方向における端部(銅箔が露出している部分)の上に、厚み100μm、幅50mm、長さ50mmのリチウム膜を貼り付けた。   Then, a lithium film having a thickness of 100 μm, a width of 50 mm, and a length of 50 mm was pasted on the end portion (portion where the copper foil was exposed) in the longitudinal direction of the negative electrode.

(電池12)
リチウム膜を銅箔に貼り付けることなく負極を作製したことを除いては上記電池11と同様の方法に従って、電池12を作製した。
(Battery 12)
A battery 12 was produced according to the same method as the battery 11 except that the negative electrode was produced without attaching the lithium film to the copper foil.

(電池13)
ポリマー層を負極板の表面上に形成しないことを除いては上記電池11と同様の方法に従って、電池13を作製した。
(Battery 13)
A battery 13 was produced in the same manner as the battery 11 except that the polymer layer was not formed on the surface of the negative electrode plate.

2.評価方法
上記実施例1における評価方法と同様の評価方法を用いて、電池11〜13を評価した。ここで、本実施例では、充放電サイクルにおいて充電終止電圧を4.2Vとし放電終止電圧を2.5Vとした。その評価結果を図7に示す。
2. Evaluation Method Using the same evaluation method as the evaluation method in Example 1, the batteries 11 to 13 were evaluated. Here, in this example, the charge end voltage was 4.2 V and the discharge end voltage was 2.5 V in the charge / discharge cycle. The evaluation results are shown in FIG.

また、本実施例では、電池の容量を測定した。電池の容量は、25℃の環境下、1.4Aの定電流で電圧が4.2Vに至るまで充電を行い、4.2Vの定電圧で電流が50mAになるまで充電を行った後、0.56Aの定電流で電圧が2.5Vに至るまで放電を行ったときの容量である。   In this example, the capacity of the battery was measured. The battery has a capacity of 25 ° C. with a constant current of 1.4 A until the voltage reaches 4.2 V, and after charging with a constant voltage of 4.2 V until the current reaches 50 mA, the battery capacity is 0 The capacity when discharging is performed until the voltage reaches 2.5 V at a constant current of .56 A.

〔考察〕
図5〜7に基づいて実施例1〜3の結果を考察する。
[Discussion]
The result of Examples 1-3 is considered based on FIGS.

−実施例1−
電池1〜4では、組立後48時間後の不良率及び500サイクル後の不良率はどちらも0であった。これらの電池を分解して負極、負極側ポリマー層及び主体層側ポリマー層の各断面を観察すると、Fe又はNi等の金属元素の析出物が一部分に観察された。但し、これらの析出物は、セパレータを越えて正極に到達しておらず、負極の表面に沿って形成されていた。
Example 1
In batteries 1 to 4, the defect rate after 48 hours after assembly and the defect rate after 500 cycles were both zero. When these batteries were disassembled and the respective cross sections of the negative electrode, the negative electrode side polymer layer, and the main layer side polymer layer were observed, precipitates of metal elements such as Fe or Ni were observed in part. However, these precipitates did not reach the positive electrode beyond the separator, but were formed along the surface of the negative electrode.

一方、電池5〜7のうち内部短絡が発生した電池を同様に解析したところ、Fe又はNi等の金属元素が針状に析出しており、その析出物がセパレータを突き破って正極に達していた。   On the other hand, when a battery in which an internal short circuit occurred among the batteries 5 to 7 was analyzed in the same manner, a metal element such as Fe or Ni was deposited in a needle shape, and the deposit penetrated the separator and reached the positive electrode. .

電池1〜4及び電池5〜7の各電池においてポリエチレン膜、負極側ポリマー層、主体層側ポリマー層、及び電解液中に存在する金属の総モル数をICP分析で定量したところ、金属の総モル数は、電池1〜7においてほぼ同量であった。つまり、溶解した金属異物の量は、電池1〜4と電池5〜7とで同量であった。しかし、金属異物の析出形状が電池1〜4と電池5〜7とでは相異なったため、電池1〜4では内部短絡が発生しなかったのに対して電池5〜7では内部短絡が発生した。   In each of the batteries 1 to 4 and the batteries 5 to 7, the total number of moles of metals present in the polyethylene film, the negative electrode side polymer layer, the main layer side polymer layer, and the electrolyte solution was quantified by ICP analysis. The number of moles was almost the same in batteries 1-7. That is, the amount of dissolved metal foreign matter was the same in the batteries 1 to 4 and the batteries 5 to 7. However, since the deposit shape of the metal foreign matter was different between the batteries 1 to 4 and the batteries 5 to 7, no internal short circuit occurred in the batteries 1 to 4, whereas an internal short circuit occurred in the batteries 5 to 7.

−実施例2−
実施例1と同様の結果が得られた。
-Example 2-
The same result as in Example 1 was obtained.

−実施例3−
電池12の放電容量が電池11及び電池13の各放電容量よりも小さかった。その理由として、負極に対して不可逆容量を補填していないからである,と考えている。
Example 3
The discharge capacity of the battery 12 was smaller than the discharge capacities of the battery 11 and the battery 13. The reason is that the irreversible capacity is not compensated for the negative electrode.

電池13では、負極側ポリマー層及び主体層側ポリマー層を形成していないので、電池5〜7及び電池10と同様に針状の析出物がセパレータを貫通して正極に到達しており、その結果、内部短絡が発生した。   In the battery 13, since the negative electrode side polymer layer and the main layer side polymer layer are not formed, needle-like precipitates penetrate the separator and reach the positive electrode as in the batteries 5 to 7 and the battery 10, As a result, an internal short circuit occurred.

以上説明したように、本発明は、例えば、民生用機器の電源、自動車に搭載される電源、又は大型工具の電源に有用である。   As described above, the present invention is useful, for example, as a power source for consumer equipment, a power source mounted in an automobile, or a power source for a large tool.

1 電池ケース
2 封口板
3 ガスケット
4 正極
4A 正極集電体
4B 正極合剤層
5 負極
5A 負極集電体
5B 負極活物質層
6 セパレータ
6A 主体層
6B 第1の薄膜
6C 第2の薄膜
7a 上部絶縁板
7b 下部絶縁板
8 電極群
1 Battery case
2 Sealing plate
3 Gasket
4 Positive electrode
4A cathode current collector
4B cathode mix layer
5 Negative electrode
5A negative electrode current collector
5B Negative electrode active material layer
6 Separator
6A Main layer
6B 1st thin film
6C second thin film
7a Upper insulation plate
7b Lower insulation plate
8 electrode group

本発明は、非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

近年、環境問題の点から電気エネルギーによる自動車の駆動が要求されており、また、大型工具用電源等の直流化が要求されている。これらの要求を満たすために、急速に充電が可能であるとともに大電流を放電可能な小型且つ軽量な二次電池が要望されている。このような要望を満たす典型的な二次電池としては、非水電解質二次電池(以下では単に「電池」と記す場合がある。)が挙げられる。   In recent years, there has been a demand for driving automobiles with electric energy from the viewpoint of environmental problems, and there has been a demand for direct current for power supplies for large tools and the like. In order to satisfy these requirements, there is a demand for a small and lightweight secondary battery that can be charged quickly and discharge a large current. As a typical secondary battery satisfying such a demand, a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter sometimes simply referred to as “battery”) may be mentioned.

非水電解質二次電池は、正極と負極とセパレータとを備えている。正極では、リチウムイオンと可逆的に電気化学反応をする材料(正極活物質,リチウムを含む複合酸化物)が正極集電体に保持されている(特許文献1参照)。負極では、リチウムを吸蔵及び放出可能な材料(負極活物質,例えば黒鉛又は錫合金)が負極集電体に保持されている(特許文献2参照)。セパレータは、正極と負極との間に介在されており、正極と負極との間に短絡が生じることを防止するとともに電解液を保持している。電解液では、リチウム塩(例えばLiClO又はLiPF)が非プロトン性の有機溶媒に溶解されている。 The nonaqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator. In the positive electrode, a material that reversibly electrochemically reacts with lithium ions (positive electrode active material, lithium-containing composite oxide) is held in the positive electrode current collector (see Patent Document 1). In the negative electrode, a material capable of occluding and releasing lithium (negative electrode active material such as graphite or tin alloy) is held in the negative electrode current collector (see Patent Document 2). The separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode, prevents a short circuit from occurring between the positive electrode and the negative electrode, and holds the electrolytic solution. In the electrolytic solution, a lithium salt (for example, LiClO 4 or LiPF 6 ) is dissolved in an aprotic organic solvent.

非水電解質二次電池は次に示す方法に従って製造される。まず、正極及び負極のそれぞれを薄膜シート又は箔状に成形し、セパレータを介して正極及び負極を積層する又は渦巻き状に捲回する。このようにして作製した電極群を電池ケース(鉄,アルミニウム又はステンレス等の金属製であっても良いし、ニッケルメッキ等がケース表面に施されたものであっても良い)内に収容し、非水電解液をこの電池ケース内に注入する。その後、蓋板で電池ケースの開口部を密封する。金属製の電池ケースの代わりにアルミラミネートフィルムを用いても良い。   The nonaqueous electrolyte secondary battery is manufactured according to the following method. First, each of the positive electrode and the negative electrode is formed into a thin film sheet or a foil shape, and the positive electrode and the negative electrode are laminated or wound in a spiral shape via a separator. The electrode group thus produced is housed in a battery case (may be made of metal such as iron, aluminum or stainless steel, or nickel plating or the like may be applied to the case surface) A non-aqueous electrolyte is injected into the battery case. Then, the opening part of a battery case is sealed with a cover plate. An aluminum laminate film may be used instead of the metal battery case.

特開平11−7958号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-7958 特開平11−242954号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-242955

非水電解質二次電池の製造中に金属からなる異物(以下では「金属異物」と記す)が混入する場合がある。金属異物の代表例としては、正極活物質若しくは導電剤の合成中に混入される金属、又は、非水電解質二次電池の製造中に製造装置内のベアリング若しくはローラー等の回転部品が摩耗することにより発生する金属片を挙げることができる。そのため、金属異物の材料としては、例えば、鉄、ニッケル、銅、ステンレス鋼又は真鍮を挙げることができる。これらの金属異物は、正極の作動電位下において非水電解質中に溶解してイオンとなり、このイオンは、例えば充電中に負極の表面上に金属として析出する。負極の表面上に析出した金属異物がセパレータを貫通して正極に達すると、内部短絡が発生する。   During the production of the nonaqueous electrolyte secondary battery, a foreign substance made of metal (hereinafter referred to as “metallic foreign substance”) may be mixed. As a typical example of a metal foreign object, a metal mixed during synthesis of a positive electrode active material or a conductive agent, or a rotating part such as a bearing or a roller in a manufacturing apparatus wears during manufacturing of a nonaqueous electrolyte secondary battery. The metal piece which generate | occur | produces by can be mentioned. Therefore, examples of the metal foreign material include iron, nickel, copper, stainless steel, and brass. These metallic foreign substances are dissolved in the non-aqueous electrolyte under the operating potential of the positive electrode to form ions, and these ions are deposited as metal on the surface of the negative electrode, for example, during charging. When the metallic foreign matter deposited on the surface of the negative electrode penetrates the separator and reaches the positive electrode, an internal short circuit occurs.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、安全性が保証された非水電解質二次電池を提供することである。   This invention is made | formed in view of this point, The objective is to provide the nonaqueous electrolyte secondary battery with which the safety | security was ensured.

本発明に係る非水電解質二次電池では、正極と負極とセパレータと非水電解質とが電池ケース内に収容されている。セパレータは、主体層と、複数の薄膜とを有している。複数の薄膜のそれぞれは、主体層よりも薄い膜厚を有しており、主体層よりも小さなイオン透過率を有している。複数の薄膜は、相異なるイオン透過率を有している。このような非水電解質二次電池では、金属異物イオンが各薄膜を厚み方向に透過することを防止できる。よって、金属異物イオンが負極の表面上に到達することを防止できる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the nonaqueous electrolyte are accommodated in a battery case. The separator has a main layer and a plurality of thin films. Each of the plurality of thin films has a film thickness thinner than that of the main layer, and has an ion transmittance smaller than that of the main layer. The plurality of thin films have different ion transmittances. In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, foreign metal ions can be prevented from passing through each thin film in the thickness direction. Therefore, it can prevent that a metal foreign material ion reaches | attains on the surface of a negative electrode.

本発明に係る非水電解質二次電池では、複数の薄膜のうちイオン透過率が最も小さな薄膜が負極の表面上に設けられていることが好ましく、複数の薄膜のうちイオン透過率が最も小さな薄膜が負極の表面上に接着されていればさらに好ましい。これにより、金属異物イオンが負極の表面上に到達することを抑制できる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, it is preferable that a thin film having the smallest ion permeability among a plurality of thin films is provided on the surface of the negative electrode, and a thin film having the smallest ion permeability among the plurality of thin films. Is more preferably adhered to the surface of the negative electrode. Thereby, it can suppress that a metal foreign material ion reaches | attains on the surface of a negative electrode.

本発明に係る非水電解質二次電池では、複数の薄膜は、正極から負極へ向かうにつれてイオン透過率が小さくなるように配置されていることが好ましい。これにより、電極群の厚み方向に透過する金属異物イオンの量を正極から負極へ向かうにつれて徐々に減らすことができる。このような非水電解質二次電池では、複数の薄膜のうちイオン透過率が最も大きな薄膜が主体層と一体であっても良い。   In the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, it is preferable that the plurality of thin films are arranged so that the ion transmittance decreases from the positive electrode toward the negative electrode. Thereby, the quantity of the foreign metal ion permeate | transmitted in the thickness direction of an electrode group can be gradually reduced as it goes to a negative electrode from a positive electrode. In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, a thin film having the largest ion permeability among a plurality of thin films may be integrated with the main layer.

後述の好ましい実施形態では、複数の薄膜は相異なるヘキサフルオロプロピレン濃度を有し、ヘキサフルオロプロピレンの濃度が高い薄膜はヘキサフルオロプロピレンの濃度が低い薄膜よりも大きなイオン透過率を有する。この場合、各薄膜がヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとの共重合体を含んでいても良く、複数の薄膜のうちイオン透過率が最も小さな薄膜がポリフッ化ビニリデンからなっても良い。   In a preferred embodiment described below, the plurality of thin films have different hexafluoropropylene concentrations, and a thin film having a high concentration of hexafluoropropylene has a larger ion permeability than a thin film having a low concentration of hexafluoropropylene. In this case, each thin film may contain a copolymer of hexafluoropropylene and vinylidene fluoride, and the thin film having the smallest ion permeability among the plurality of thin films may be made of polyvinylidene fluoride.

本発明に係る非水電解質二次電池では、正極は、リチウムと第1の金属(リチウム以外の金属)と酸素とを含む複合酸化物を有していれば良く、正極及び負極が有するリチウムの総モル数をx[mol]とし複合酸化物における第1の金属の総モル数をy[mol]としたときにx/yは1.05よりも大きいことが好ましい。これにより、不可逆容量が大きい(初回充電時の容量に比べて初回放電時の容量が低い)場合であっても、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を抑制できる。この効果は、負極が珪素、錫、又は珪素若しくは錫を含む化合物を有している場合に、大きくなる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, the positive electrode only needs to have a composite oxide containing lithium, a first metal (metal other than lithium), and oxygen. X / y is preferably larger than 1.05 when the total number of moles is x [mol] and the total number of moles of the first metal in the composite oxide is y [mol]. Thereby, even when the irreversible capacity is large (capacity at the first discharge is lower than the capacity at the first charge), it is possible to suppress the occurrence of an internal short circuit due to the mixing of metal foreign objects. This effect is increased when the negative electrode has silicon, tin, or a compound containing silicon or tin.

本明細書における「複数の薄膜」には、薄膜同士の境界が確認できない場合も含まれている。例えば、膜厚が非常に薄い薄膜を積層すると、薄膜同士の境界を確認することが難しい場合がある。   In the present specification, “a plurality of thin films” includes a case where the boundary between thin films cannot be confirmed. For example, when thin films having a very small thickness are stacked, it may be difficult to confirm the boundary between the thin films.

本明細書では、「イオン透過率」は、例えば、次に示す方法に従って測定することができる。まず、所定の膜(イオン透過率を測定する膜)を隔てて一方には金属塩を含む電解液(A)を配置し、他方には金属塩を含まない溶液(B)を配置する。所定の時間が経過してから、溶液(B)中の塩濃度を測定する。又は、所定の時間が経過してから、溶液(B)のイオン伝導度を測定し、予め作成しておいた塩濃度とイオン伝導度との関係を示す検量線を用いて溶液(B)中の塩濃度を推定する。   In the present specification, the “ion permeability” can be measured, for example, according to the following method. First, an electrolyte solution (A) containing a metal salt is placed on one side with a predetermined membrane (a membrane for measuring ion permeability), and a solution (B) containing no metal salt is placed on the other side. After a predetermined time has elapsed, the salt concentration in the solution (B) is measured. Alternatively, after a predetermined time has elapsed, the ionic conductivity of the solution (B) is measured, and a previously prepared calibration curve showing the relationship between the salt concentration and the ionic conductivity is used in the solution (B). Estimate the salt concentration.

本明細書では、「イオン透過率」の「イオン」は、非水電解質中の陽イオンであり、金属異物イオンだけでなくリチウムイオンも含まれる。   In this specification, “ion” of “ion permeability” is a cation in the non-aqueous electrolyte, and includes not only foreign metal ions but also lithium ions.

本明細書では、「薄膜が主体層と一体である」は、薄膜と主体層との境界が明瞭に確認できないことであり、例えば薄膜を構成する材料の一部が主体層の内部に浸透することである。主体層及び薄膜が共に樹脂からなる場合に、薄膜が主体層と一体となることがある。   In the present specification, “the thin film is integral with the main layer” means that the boundary between the thin film and the main layer cannot be clearly confirmed. For example, a part of the material constituting the thin film penetrates into the main layer. That is. When the main layer and the thin film are both made of resin, the thin film may be integrated with the main layer.

本明細書では、「正極の表面」は正極の両表面のうちその正極とリチウムイオンを授受する負極に対向する面であり、「負極の表面」は負極の両表面のうちその負極とリチウムイオンを授受する正極に対向する面である。   In the present specification, the “surface of the positive electrode” is a surface of both surfaces of the positive electrode facing the positive electrode and the negative electrode that transfers lithium ions, and the “surface of the negative electrode” is the negative electrode and lithium ions of both surfaces of the negative electrode. This is the surface facing the positive electrode that receives and delivers.

本発明では、安全性が保証された非水電解質二次電池を提供できる。   The present invention can provide a non-aqueous electrolyte secondary battery in which safety is guaranteed.

図1(a)〜(c)は、金属異物が負極の表面上に析出する様子を説明した断面図である。FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating a state in which a metal foreign matter is deposited on the surface of the negative electrode. 図2は、本発明の一実施形態に係る非水電解質二次電池の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の一実施形態における電極群の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of an electrode group in one embodiment of the present invention. 図4は、本発明の一実施形態において金属異物イオンがセパレータ内を移動する様子を説明した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating how the foreign metal ions move in the separator in one embodiment of the present invention. 図5は、実施例1の結果をまとめた表である。FIG. 5 is a table summarizing the results of Example 1. 図6は、実施例2の結果をまとめた表である。FIG. 6 is a table summarizing the results of Example 2. 図7は、実施例3の結果をまとめた表である。FIG. 7 is a table summarizing the results of Example 3.

本発明者らが負極の表面上における金属異物の析出について検討したところ、次に示すことが分かった。図1(a)〜(c)は、金属異物が負極の表面上に析出する様子を説明した断面図である。なお、図1(a)〜(c)では、説明の都合上、セパレータ96の膜厚を正極94及び負極95の各膜厚よりも大きく示しており、図1(a)〜(c)に示す正極94、負極95及びセパレータ96の膜厚の関係は、実際の非水電解質二次電池における正極、負極及びセパレータの膜厚の関係とは異なる。   When the present inventors examined the precipitation of metal foreign matter on the surface of the negative electrode, the following was found. FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating a state in which a metal foreign matter is deposited on the surface of the negative electrode. 1A to 1C, for convenience of explanation, the film thickness of the separator 96 is shown larger than the film thicknesses of the positive electrode 94 and the negative electrode 95, and FIGS. The relationship between the film thicknesses of the positive electrode 94, the negative electrode 95, and the separator 96 shown is different from the relationship between the film thicknesses of the positive electrode, the negative electrode, and the separator in an actual nonaqueous electrolyte secondary battery.

正極94(特に正極活物質)内の金属異物(X)、非水電解質二次電池の製造中に生じた金属異物、又は、摩耗により生じた金属異物は、正極の浸漬電位下(浸漬電位は電解液に濡れたことにより発生する電位である)あるいは正極の作動電位下で溶解してイオン(Xn+)となり、例えば充電中に負極95の表面へ向かってセパレータ96内を移動する。このとき、負極95が金属異物の析出電位以下である場合は、金属異物イオンは、図1(a)に示すように最短距離に位置する負極95の表面上に析出する。 The metal foreign matter (X) in the positive electrode 94 (especially the positive electrode active material), the metal foreign matter generated during the production of the nonaqueous electrolyte secondary battery, or the metal foreign matter generated due to wear is under the immersion potential of the positive electrode (the immersion potential is Or an ion (X n + ) that dissolves under the operating potential of the positive electrode and moves, for example, in the separator 96 toward the surface of the negative electrode 95 during charging. At this time, when the negative electrode 95 is equal to or lower than the deposition potential of the metal foreign matter, the metal foreign matter ions are deposited on the surface of the negative electrode 95 located at the shortest distance as shown in FIG.

金属異物99が負極95の表面上に析出した後は、新たな金属異物イオンは、図1(b)に示すように、その金属異物99の表面上に優先的に析出する。そのため、金属異物99の先端は、正極94へ近づき、最終的には図1(c)に示すように正極94の表面に接触する。これにより、内部短絡が発生する。   After the metal foreign matter 99 is deposited on the surface of the negative electrode 95, new metal foreign matter ions are preferentially deposited on the surface of the metal foreign matter 99 as shown in FIG. Therefore, the tip of the metal foreign matter 99 approaches the positive electrode 94 and finally comes into contact with the surface of the positive electrode 94 as shown in FIG. As a result, an internal short circuit occurs.

本発明者らは、上記考察をふまえて本発明を完成させた。以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。また、以下では、同一部材について同一の符号を付す場合がある。   The present inventors have completed the present invention based on the above consideration. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiment. Moreover, below, the same code | symbol may be attached | subjected about the same member.

本発明の実施形態では、非水電解質二次電池としてリチウムイオン二次電池を具体例に挙げ、その構成を説明する。図2は、本実施形態に係る非水電解質二次電池の縦断面図である。図3は、本実施形態における電極群の断面図である。   In the embodiment of the present invention, a lithium ion secondary battery is taken as a specific example as a nonaqueous electrolyte secondary battery, and the configuration thereof will be described. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrode group in the present embodiment.

本実施形態に係る非水電解質二次電池は、図2に示すように、例えばステンレス鋼製の電池ケース1と、電池ケース1内に収容された電極群8とを備えている。また、電池ケース1内には、非水電解質が注入されている。   As shown in FIG. 2, the nonaqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment includes a battery case 1 made of, for example, stainless steel, and an electrode group 8 accommodated in the battery case 1. In addition, a nonaqueous electrolyte is injected into the battery case 1.

電池ケース1の上面には開口部1aが形成されている。開口部1aにはガスケット3を介して封口板2がかしめられており、これにより、開口部1aは封じられている。   An opening 1 a is formed on the upper surface of the battery case 1. A sealing plate 2 is caulked to the opening 1a via a gasket 3, whereby the opening 1a is sealed.

電極群8は、正極4と負極5とセパレータ6とを有しており、図3に示すように正極4と負極5とがセパレータ6を介して渦巻き状に捲回されて構成されている。電極群8の上方には上部絶縁板7aが配置されており、電極群8の下方には下部絶縁板7bが配置されている。   The electrode group 8 includes a positive electrode 4, a negative electrode 5, and a separator 6, and the positive electrode 4 and the negative electrode 5 are wound around the separator 6 in a spiral shape as shown in FIG. 3. An upper insulating plate 7 a is disposed above the electrode group 8, and a lower insulating plate 7 b is disposed below the electrode group 8.

正極4にはアルミニウム製の正極リード4Lの一端が取り付けられており、その正極リード4Lの他端は封口板2(正極端子を兼ねる)に接続されている。負極5にはニッケル製の負極リード5Lの一端が取り付けられており、その負極リード5Lの他端は電池ケース1(負極端子を兼ねる)に接続されている。   One end of an aluminum positive electrode lead 4L is attached to the positive electrode 4, and the other end of the positive electrode lead 4L is connected to a sealing plate 2 (also serving as a positive electrode terminal). One end of a negative electrode lead 5L made of nickel is attached to the negative electrode 5, and the other end of the negative electrode lead 5L is connected to the battery case 1 (also serving as a negative electrode terminal).

正極4は、図3に示すように、正極集電体4Aと正極合剤層4Bとを有している。正極集電体4Aは、導電性の板状部材であり、例えばアルミニウム製である。正極合剤層4Bは、正極集電体4Aの両面上に設けられ、正極活物質(リチウムとリチウム以外の金属(第1の金属)と酸素とを含む複合酸化物、例えばLiCoO)と結着剤と導電剤等とを含んでいる。 As shown in FIG. 3, the positive electrode 4 has a positive electrode current collector 4A and a positive electrode mixture layer 4B. The positive electrode current collector 4A is a conductive plate-like member, and is made of, for example, aluminum. The positive electrode mixture layer 4B is provided on both surfaces of the positive electrode current collector 4A, and is bonded to a positive electrode active material (a composite oxide containing lithium and a metal other than lithium (first metal) and oxygen, for example, LiCoO 2 ). It contains an adhesive and a conductive agent.

負極5は、図3に示すように、負極集電体5Aと負極活物質層5Bとを有している。負極集電体5Aは、導電性の板状部材であり、例えば銅製である。負極活物質層5Bは、負極集電体5Aの両面上に設けられており、黒鉛材料と結着剤とを含んでいても良く、珪素、錫、珪素を含む化合物又は錫を含む化合物(以下では「金属又は金属を含む化合物」と記す)からなっても良い。   As shown in FIG. 3, the negative electrode 5 includes a negative electrode current collector 5A and a negative electrode active material layer 5B. The negative electrode current collector 5A is a conductive plate-like member, and is made of, for example, copper. The negative electrode active material layer 5B is provided on both surfaces of the negative electrode current collector 5A, and may contain a graphite material and a binder. Silicon, tin, a compound containing silicon, or a compound containing tin (hereinafter referred to as “tin”) Then, it is described as “metal or a compound containing a metal”).

セパレータ6は、非水電解質を保持しており、図3に示すように正極4と負極5との間に設けられている。また、セパレータ6は、主体層6Aと第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとを有している。主体層6Aは、正極4の表面上に設けられている。主体層6Aは、高いイオン透過率を有しているとともに所定の機械的強度及び絶縁性を有しており、例えば、ポリプロピレン又はポリエチレン等のポリオレフィンからなる微多孔膜、織布又は不織布である。第2の薄膜6Cは、負極5の表面上に設けられており、負極5の表面に接着されていることが好ましい。第1の薄膜6Bは、主体層6Aと第2の薄膜6Cとで挟まれており、主体層6Aと一体であることが好ましく、第2の薄膜6Cに接着されていることが好ましい。   The separator 6 holds a non-aqueous electrolyte, and is provided between the positive electrode 4 and the negative electrode 5 as shown in FIG. The separator 6 has a main layer 6A, a first thin film 6B, and a second thin film 6C. The main layer 6 </ b> A is provided on the surface of the positive electrode 4. The main layer 6A has a high ion permeability and a predetermined mechanical strength and insulation, and is, for example, a microporous film, a woven fabric or a non-woven fabric made of polyolefin such as polypropylene or polyethylene. The second thin film 6 </ b> C is provided on the surface of the negative electrode 5 and is preferably bonded to the surface of the negative electrode 5. The first thin film 6B is sandwiched between the main layer 6A and the second thin film 6C, is preferably integral with the main layer 6A, and is preferably bonded to the second thin film 6C.

このようなセパレータ6を有する電極群8は、次に示す何れかの方法に従って作製される。1つ目の方法では、第2の薄膜6C及び第1の薄膜6Bを順に負極5の表面上に形成し、その後、正極4の表面上に形成された主体層6Aと第1の薄膜6Bとを互いに接触させてから捲回する。2つ目の方法では、主体層6A、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cを順に正極4の表面上に形成し、その後、第2の薄膜6Cを負極5の表面に接触させてから捲回する。3つ目の方法では、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cを順に担持体の表面(担持体の表面は離型処理されている)上に形成してから正極4の表面上の主体層6Aと負極5との間に配置し、その後、第1の薄膜6Bを担持体から剥離させるとともに第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cを主体層6Aと負極5とで挟み、それから捲回する。   The electrode group 8 having such a separator 6 is produced according to any of the following methods. In the first method, the second thin film 6C and the first thin film 6B are sequentially formed on the surface of the negative electrode 5, and then the main layer 6A and the first thin film 6B formed on the surface of the positive electrode 4 are formed. Wind them after bringing them into contact with each other. In the second method, the main layer 6A, the first thin film 6B, and the second thin film 6C are sequentially formed on the surface of the positive electrode 4, and then the second thin film 6C is brought into contact with the surface of the negative electrode 5. Turn around. In the third method, the first thin film 6B and the second thin film 6C are sequentially formed on the surface of the carrier (the surface of the carrier is subjected to a release treatment) and then the main body on the surface of the positive electrode 4 The first thin film 6B is peeled off from the carrier, and the first thin film 6B and the second thin film 6C are sandwiched between the main layer 6A and the negative electrode 5, and then the film is placed between the layer 6A and the negative electrode 5. Turn.

本実施形態におけるセパレータ6をさらに示す。主体層6Aは、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cのそれぞれよりも大きな膜厚を有している。主体層6Aの厚みは、例えば10μm以上300μm以下であり、10μm以上40μm以下であれば好ましく、15μm以上30μm以下であればさらに好ましく、15μm以上25μm以下であれば最も好ましい。第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計は、例えば0.01μm以上20μm以下であり、0.1μm以上15μm以下であれば好ましく、0.5μm以上10μm以下であればさらに好ましい。   The separator 6 in this embodiment is further shown. The main layer 6A has a larger film thickness than each of the first thin film 6B and the second thin film 6C. The thickness of the main layer 6A is, for example, 10 μm or more and 300 μm or less, preferably 10 μm or more and 40 μm or less, more preferably 15 μm or more and 30 μm or less, and most preferably 15 μm or more and 25 μm or less. The total thickness of the first thin film 6B and the second thin film 6C is, for example, 0.01 μm or more and 20 μm or less, preferably 0.1 μm or more and 15 μm or less, and preferably 0.5 μm or more and 10 μm or less. More preferably.

主体層6Aの厚みが10μm未満であれば、十分な量の非水電解質を保持できない場合がある。また、正極4と負極5との接触を回避できない場合があり、そのため、内部短絡が発生する場合がある。一方、主体層6Aの厚みが300μmを超えると、電極群8におけるセパレータ6の占有割合が高くなるので、十分な量の活物質を電池ケース1内に充填できない場合がある。   If the thickness of the main layer 6A is less than 10 μm, a sufficient amount of nonaqueous electrolyte may not be retained. In addition, contact between the positive electrode 4 and the negative electrode 5 may not be avoided, and thus an internal short circuit may occur. On the other hand, if the thickness of the main layer 6 </ b> A exceeds 300 μm, the occupation ratio of the separator 6 in the electrode group 8 becomes high, so that a sufficient amount of active material may not be filled in the battery case 1.

第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計が0.01μm未満であれば、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できない場合がある。一方、第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計が20μmを超えると、セパレータ6における第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの占有割合が高くなるので、セパレータ6の機能低下を引き起こす場合がある。また、セパレータ6におけるリチウムイオンの拡散が抑制される場合があり、そのため、電池の性能低下を引き起こす場合がある。   If the sum of the film thickness of the first thin film 6B and the film thickness of the second thin film 6C is less than 0.01 μm, it may not be possible to prevent the occurrence of an internal short circuit due to the mixing of metal foreign matter. On the other hand, when the total thickness of the first thin film 6B and the second thin film 6C exceeds 20 μm, the occupation ratio of the first thin film 6B and the second thin film 6C in the separator 6 increases. In some cases, the function of the separator 6 may be reduced. In addition, the diffusion of lithium ions in the separator 6 may be suppressed, which may cause a decrease in battery performance.

別の言い方をすると、第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計が主体層6Aの厚みの0.1%以上であれば良く、0.1%以上20%以下であれば好ましく、0.1%以上10%以下であればさらに好ましい。第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計が主体層6Aの厚みの0.1%未満であれば、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できない場合がある。一方、第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計が主体層6Aの厚みの20%を超えていれば、セパレータ6の機能低下を引き起こす場合がある。また、セパレータ6におけるリチウムイオンの拡散が抑制される場合があり、そのため、電池の性能低下を引き起こす場合がある。   In other words, the sum of the thickness of the first thin film 6B and the thickness of the second thin film 6C may be 0.1% or more of the thickness of the main layer 6A, and is 0.1% or more and 20%. Or less, more preferably 0.1% or more and 10% or less. If the sum of the film thickness of the first thin film 6B and the film thickness of the second thin film 6C is less than 0.1% of the thickness of the main layer 6A, it is impossible to prevent the occurrence of an internal short circuit due to the mixing of metal foreign matter. There is a case. On the other hand, if the total thickness of the first thin film 6B and the second thin film 6C exceeds 20% of the thickness of the main layer 6A, the function of the separator 6 may be deteriorated. In addition, the diffusion of lithium ions in the separator 6 may be suppressed, which may cause a decrease in battery performance.

さらに、本実施形態におけるセパレータ6では、主体層6Aと第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとでイオン透過率が互いに異なる。主体層6Aが最大のイオン透過率を有しており、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの順にイオン透過率が低下する。これにより、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できる。以下では、図4を参照しながら本実施形態におけるセパレータ6をさらに説明する。図4は、本実施形態において金属異物イオンがセパレータ6内を移動する様子を説明した断面図である。なお、図4では、説明の都合上、セパレータ6の膜厚を正極4及び負極5の各膜厚よりも大きく示しており、図4に示す正極4、負極5及びセパレータ6の膜厚の関係は、実際の非水電解質二次電池における正極4、負極5及びセパレータ6の膜厚の関係とは異なる。   Furthermore, in the separator 6 in this embodiment, the main layer 6A, the first thin film 6B, and the second thin film 6C have different ion transmittances. The main layer 6A has the maximum ion transmittance, and the ion transmittance decreases in the order of the first thin film 6B and the second thin film 6C. Thereby, it is possible to prevent the occurrence of an internal short circuit due to the mixing of metal foreign matter. Below, the separator 6 in this embodiment is further demonstrated, referring FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating how the foreign metal ions move in the separator 6 in the present embodiment. In FIG. 4, for convenience of explanation, the thickness of the separator 6 is shown larger than the thickness of each of the positive electrode 4 and the negative electrode 5, and the relationship between the thickness of the positive electrode 4, the negative electrode 5 and the separator 6 shown in FIG. Is different from the relationship of the film thicknesses of the positive electrode 4, the negative electrode 5, and the separator 6 in an actual nonaqueous electrolyte secondary battery.

正極合剤層4B内に混入された金属異物に着目すると、その金属異物は、正極4の浸漬電位下又は正極4の作動電位下において非水電解質中へ金属イオンとなって溶解し、例えば充電中に負極5へ向かって移動する。セパレータ6では、主体層6A、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの順に正極4から負極5へ向かって配置されている。そのため、金属異物イオンは、主体層6Aを透過して第1の薄膜6Bへ到着する。第1の薄膜6Bは主体層6Aよりも低いイオン透過率を有しているので、第1の薄膜6Bへ到着した金属異物イオンの一部は第1の薄膜6Bを透過できずに第1の薄膜6B内に拡散する(図4の左側の金属異物イオン)。   When attention is paid to the metal foreign matter mixed in the positive electrode mixture layer 4B, the metal foreign matter is dissolved as a metal ion in the nonaqueous electrolyte under the immersion potential of the positive electrode 4 or the operating potential of the positive electrode 4, for example, charging It moves toward the negative electrode 5 inside. In the separator 6, the main layer 6 </ b> A, the first thin film 6 </ b> B, and the second thin film 6 </ b> C are arranged in order from the positive electrode 4 to the negative electrode 5. For this reason, the foreign metal ions pass through the main layer 6A and arrive at the first thin film 6B. Since the first thin film 6B has an ion transmittance lower than that of the main layer 6A, some of the foreign metal ions arriving at the first thin film 6B cannot pass through the first thin film 6B, and the first thin film 6B does not pass through the first thin film 6B. It diffuses into the thin film 6B (the foreign metal ions on the left side of FIG. 4).

第1の薄膜6Bを透過した金属異物イオンは、第2の薄膜6Cへ到着する。第2の薄膜6Cは第1の薄膜6Bよりもさらに低いイオン透過率を有しているので、第2の薄膜6Cへ到達した金属異物イオンは第2の薄膜6Cを透過することが難しく第2の薄膜6C内に拡散する(図4の右側の金属異物イオン)。これにより、金属異物イオンが負極5の表面へ到達することを遅延させることができる。   The foreign metal ions transmitted through the first thin film 6B arrive at the second thin film 6C. Since the second thin film 6C has an ion transmission rate lower than that of the first thin film 6B, it is difficult for the foreign metal ions reaching the second thin film 6C to pass through the second thin film 6C. In the thin film 6C (metal foreign ion on the right side in FIG. 4). Thereby, it is possible to delay the arrival of the metal foreign matter ions to the surface of the negative electrode 5.

非水電解質二次電池の製造中に発生した金属異物又は摩耗により生じた金属異物は、正極4内に混入するとは限らず、例えば主体層6A内に混入する場合もある。金属異物がどの位置に混入している場合であっても、金属異物イオンは第1の薄膜6B又は第2の薄膜6C内に拡散する。よって、本実施形態では、金属異物の発生要因に関係なく内部短絡の発生を防止できる。   Metallic foreign matter generated during the manufacture of the nonaqueous electrolyte secondary battery or metallic foreign matter caused by wear is not necessarily mixed into the positive electrode 4 and may be mixed into the main layer 6A, for example. Regardless of the position where the metal foreign matter is mixed, the metal foreign matter ions diffuse into the first thin film 6B or the second thin film 6C. Therefore, in the present embodiment, it is possible to prevent the occurrence of an internal short circuit regardless of the cause of occurrence of the metallic foreign matter.

仮に第2の薄膜6Cを透過した金属異物イオンが負極5の表面に到達した場合であっても、その金属異物イオンの量を低く抑えることができる。よって、負極5の表面上に析出する金属異物の量を少なくすることができる。それだけでなく、第2の薄膜6Cを透過した金属異物イオンは、第1の薄膜6B内及び第2の薄膜6C内において若干拡散してから負極5の表面に到達する。よって、金属異物が負極5の表面に対して垂直な方向に析出することを防止できる。これらのことから、本実施形態では、金属異物が負極5の表面上に析出した場合であっても内部短絡の発生を防止できる。なお、電池の動作を司るリチウムイオンは、非水電解質中に金属異物イオンに比べ遙かに多く存在しているため、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cによる拡散抑制の影響及び負極5への到達遅延の影響を受けにくい。本発明者らは、本実施形態に係る非水電解質二次電池が電池の動作に問題ないことを確認している。第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの各構成をさらに説明する。   Even if the metal foreign matter ions that have passed through the second thin film 6C reach the surface of the negative electrode 5, the amount of the metal foreign matter ions can be kept low. Therefore, the amount of metallic foreign matter deposited on the surface of the negative electrode 5 can be reduced. In addition, the foreign metal ions transmitted through the second thin film 6C reach the surface of the negative electrode 5 after being slightly diffused in the first thin film 6B and the second thin film 6C. Therefore, it is possible to prevent the metal foreign matter from being deposited in a direction perpendicular to the surface of the negative electrode 5. From these things, in this embodiment, even if it is a case where a metal foreign material precipitates on the surface of the negative electrode 5, generation | occurrence | production of an internal short circuit can be prevented. Since the lithium ions that control the operation of the battery are much more present in the nonaqueous electrolyte than the foreign metal ions, the influence of the diffusion suppression by the first thin film 6B and the second thin film 6C and the negative electrode 5 Less susceptible to delays in reaching The present inventors have confirmed that the nonaqueous electrolyte secondary battery according to this embodiment has no problem in the operation of the battery. Each structure of the 1st thin film 6B and the 2nd thin film 6C is further demonstrated.

第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとでは、イオン透過率が相異なる。また、第1の薄膜6Bは、主体層6A及び第2の薄膜6Cの各表面に接着されていることが好ましく、第2の薄膜6Cは、負極5の表面に接着されていることが好ましい。これらのことから、第1の薄膜6Bは、イオン透過率を調整可能な材料と接着能を有する材料とを含んでいれば良い。第2の薄膜6Cは、イオン透過率を調整可能な材料と接着能を有する材料とを含んでいても良く、接着能を有する材料からなっても良い。   The first thin film 6B and the second thin film 6C have different ion transmittances. The first thin film 6B is preferably bonded to the surfaces of the main layer 6A and the second thin film 6C, and the second thin film 6C is preferably bonded to the surface of the negative electrode 5. From these things, the 1st thin film 6B should just contain the material which can adjust ion transmittance, and the material which has adhesiveness. The second thin film 6C may include a material capable of adjusting the ion permeability and a material having an adhesive ability, or may be made of a material having an adhesive ability.

イオン透過率を調整可能な材料としては、例えば、ヘキサフルオロプロピレン(hexafluoropropylene,以下では「HFP」と記す。)を挙げることができる。HFPは、ポリフッ化ビニリデン(poly(vinylidene fluoride),以下では「PVDF」と記す。)等に比べて柔軟性に優れているので、電解液を取り込んで膨潤する。そのため、HFPは、非水電解質との親和性に優れ、よって、膜中におけるHFPの濃度を高くすればその膜のイオン透過率を高くすることができる。従って、第1の薄膜6BにおけるHFP濃度が第2の薄膜6CにおけるHFP濃度よりも高ければ良い。例えば、第1の薄膜6BにおけるHFP濃度は2質量%以上30質量%以下であり、第2の薄膜6CにおけるHFP濃度は0質量%以上20質量%以下である。第1の薄膜6BにおけるHFP濃度が2質量%未満であれば、また、第2の薄膜6CにおけるHFP濃度が20質量%を超えていれば、第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとでイオン透過率に差を付けることが難しい。一方、第1の薄膜6BにおけるHFP濃度が30質量%を超えていれば、第1の薄膜6Bが非水電解質を膨潤し易くなるので、主体層6A及び第2の薄膜6Cと第1の薄膜6Bとの接着強度の低下を引き起こす。   Examples of the material capable of adjusting the ion permeability include hexafluoropropylene (hereinafter referred to as “HFP”). HFP is superior in flexibility compared to poly (vinylidene fluoride) (hereinafter referred to as “PVDF”) and so on, so that it takes in an electrolyte and swells. Therefore, HFP is excellent in affinity with the non-aqueous electrolyte. Therefore, if the concentration of HFP in the membrane is increased, the ion permeability of the membrane can be increased. Therefore, it is sufficient that the HFP concentration in the first thin film 6B is higher than the HFP concentration in the second thin film 6C. For example, the HFP concentration in the first thin film 6B is 2% by mass or more and 30% by mass or less, and the HFP concentration in the second thin film 6C is 0% by mass or more and 20% by mass or less. If the HFP concentration in the first thin film 6B is less than 2% by mass, and if the HFP concentration in the second thin film 6C exceeds 20% by mass, the first thin film 6B and the second thin film 6C Difficult to make difference in ion permeability. On the other hand, if the HFP concentration in the first thin film 6B exceeds 30% by mass, the first thin film 6B is likely to swell the nonaqueous electrolyte. Therefore, the main layer 6A, the second thin film 6C, and the first thin film It causes a decrease in adhesive strength with 6B.

接着能を有する材料としては、例えば、PVDF、ポリテトラフルオロエチレン、アラミド樹脂、ポリアミド及びポリイミドが知られているが、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6CがPVDFを含んでいることが好ましい。その理由としては以下の3つを挙げることができる。   For example, PVDF, polytetrafluoroethylene, aramid resin, polyamide, and polyimide are known as materials having adhesion ability, but it is preferable that the first thin film 6B and the second thin film 6C contain PVDF. . There are three reasons for this.

PVDFは、接着力に優れている。よって、電極群8の作製中に、第1の薄膜6Bが主体層6Aの表面又は第2の薄膜6Cの表面から剥離することを防止でき、第2の薄膜6Cが第1の薄膜6Bの表面又は負極5の表面から剥離することを防止できる。   PVDF is excellent in adhesive strength. Therefore, it is possible to prevent the first thin film 6B from being peeled off from the surface of the main layer 6A or the surface of the second thin film 6C during the production of the electrode group 8, and the second thin film 6C is the surface of the first thin film 6B. Alternatively, peeling from the surface of the negative electrode 5 can be prevented.

また、PVDFは、柔軟性に優れている。よって、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cのそれぞれは、負極活物質の膨張又は収縮に追随して変形する。従って、性能及び安全性の低下を伴うことなく非水電解質二次電池を充放電でき、また、サイクル特性の低下を防止できる。この効果は、金属又は金属を含む化合物を負極活物質に用いた場合に、大きくなる。なぜならば、負極活物質を金属又は金属を含む化合物とすると、負極活物質が炭素材料である場合に比べて充放電に起因する負極活物質の膨張量及び収縮量が大きくなり、その結果、負極活物質の膨張及び収縮に起因する第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの変形量が大きくなるからである。   PVDF is excellent in flexibility. Therefore, each of the first thin film 6B and the second thin film 6C is deformed following the expansion or contraction of the negative electrode active material. Therefore, the nonaqueous electrolyte secondary battery can be charged / discharged without lowering the performance and safety, and the cycle characteristics can be prevented from lowering. This effect is increased when a metal or a compound containing a metal is used for the negative electrode active material. This is because, when the negative electrode active material is a metal or a compound containing a metal, the amount of expansion and contraction of the negative electrode active material due to charge / discharge is larger than when the negative electrode active material is a carbon material. This is because the amount of deformation of the first thin film 6B and the second thin film 6C due to the expansion and contraction of the active material increases.

PVDFは、非水電解質二次電池が動作する電圧範囲において電気的に安定であり、非水電解質と反応しない。   PVDF is electrically stable in the voltage range in which the nonaqueous electrolyte secondary battery operates, and does not react with the nonaqueous electrolyte.

以上のことから、第1の薄膜6Bは、2質量%以上30質量%以下のHFPとPVDFとを含んでいることが好ましく、例えば2質量%以上30質量%以下のHFPとVDFとの共重合体からなれば良い。第1の薄膜6Bがこの共重合体からなれば、VDFの柔軟性を高めることができる。よって、第1の薄膜6Bは2質量%以上30質量%以下のHFPとVDFとの共重合体からなることが好ましい。   In view of the above, the first thin film 6B preferably contains 2% by mass or more and 30% by mass or less of HFP and PVDF, for example, 2% by mass or more and 30% by mass or less of HFP and VDF. It only has to be united. If the 1st thin film 6B consists of this copolymer, the softness | flexibility of VDF can be improved. Accordingly, the first thin film 6B is preferably made of a copolymer of HFP and VDF in an amount of 2% by mass to 30% by mass.

第2の薄膜6Cは、0質量%以上20質量%以下のHFPとPVDFとを含んでいることが好ましく、例えば20質量%以下(0質量%を含まない)のHFPとVDFとの共重合体からなっても良いしPVDFからなっても良い。第2の薄膜6Cがこの共重合体からなれば、VDFの柔軟性を高めることができる。よって、第2の薄膜6Cは20質量%以下(0質量%を含まない)のHFPとVDFとの共重合体からなることが好ましい。   The second thin film 6C preferably contains 0 mass% or more and 20 mass% or less of HFP and PVDF, for example, a copolymer of HFP and VDF of 20 mass% or less (excluding 0 mass%). It may consist of PVDF or PVDF. If the 2nd thin film 6C consists of this copolymer, the softness | flexibility of VDF can be improved. Therefore, the second thin film 6C is preferably made of a copolymer of HFP and VDF of 20% by mass or less (excluding 0% by mass).

第2の薄膜6Cについてさらに示す。第2の薄膜6Cは、第1の薄膜6Bよりも少ないHFPを有しているので、第1の薄膜6Bよりも多くの接着材料を有している。よって、第2の薄膜6Cは第1の薄膜6Bよりも接着性に優れるので、第2の薄膜6Cを介して第1の薄膜6Bを負極5の表面に接着できる。このように、第2の薄膜6Cは、第1の薄膜6Bよりも金属異物イオンを拡散させ難いという機能以外に、第1の薄膜6Bを負極5に接着させるという機能も有している。   The second thin film 6C will be further described. Since the second thin film 6C has less HFP than the first thin film 6B, the second thin film 6C has more adhesive material than the first thin film 6B. Therefore, since the second thin film 6C has better adhesiveness than the first thin film 6B, the first thin film 6B can be bonded to the surface of the negative electrode 5 via the second thin film 6C. As described above, the second thin film 6C has a function of adhering the first thin film 6B to the negative electrode 5 in addition to the function of making it difficult to diffuse foreign metal ions as compared with the first thin film 6B.

以上説明したように、本実施形態では、セパレータ6が第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cを有している。よって、金属異物イオンは第1の薄膜6B又は第2の薄膜6C内に拡散するので、金属異物イオンが負極5の表面へ到達することを防止できる。また、仮に金属異物イオンが負極5の表面上に到達したとしても、金属異物は、負極5の表面に対して略平行な方向に析出する。よって、金属異物が負極5のある一箇所に集中して析出されることを防止できるので、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止でき、従って、安全性に優れた非水電解質二次電池を提供できる。   As described above, in the present embodiment, the separator 6 includes the first thin film 6B and the second thin film 6C. Accordingly, the foreign metal ions are diffused into the first thin film 6B or the second thin film 6C, so that the foreign metal ions can be prevented from reaching the surface of the negative electrode 5. Even if the metal foreign matter ions reach the surface of the negative electrode 5, the metal foreign matter is deposited in a direction substantially parallel to the surface of the negative electrode 5. Therefore, it is possible to prevent the metal foreign matter from being concentrated and deposited on one place of the negative electrode 5, thereby preventing the occurrence of an internal short circuit due to the contamination of the metal foreign matter, and thus the non-aqueous electrolyte 2 having excellent safety. Next battery can be provided.

さらに、本実施形態では、正極4から負極5へ向かって主体層6A、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの順に配置されている。よって、イオン透過率が最も大きい膜(主体層6A)を透過した金属異物イオンを、イオン透過率が中程度の膜(第1の薄膜6B)内に拡散させることができる。また、イオン透過率が中程度の膜(第1の薄膜6B)を透過した金属異物イオンを、イオン透過率が最も低い膜(第2の薄膜6C)内に拡散させることができる。よって、金属異物イオンを第1の薄膜6B又は第2の薄膜6Cに効率良く拡散させることができる。   Furthermore, in the present embodiment, the main layer 6A, the first thin film 6B, and the second thin film 6C are arranged in this order from the positive electrode 4 toward the negative electrode 5. Therefore, the foreign metal ions that have passed through the film having the highest ion permeability (main layer 6A) can be diffused into the film having the medium ion permeability (first thin film 6B). In addition, foreign metal ions that have passed through a film having a moderate ion permeability (first thin film 6B) can be diffused into the film having the lowest ion permeability (second thin film 6C). Therefore, foreign metal ions can be efficiently diffused into the first thin film 6B or the second thin film 6C.

本実施形態では、第1の薄膜6Bは、第2の薄膜6Cを介して負極5の表面に接着されており、主体層6Aと一体である。よって、正極4から負極5へ向かうにつれてイオン透過率が段階的に低下するという効果を十分に発揮できる。また、電極群8の製造歩留まりの低下を防止できる。   In the present embodiment, the first thin film 6B is bonded to the surface of the negative electrode 5 via the second thin film 6C, and is integral with the main layer 6A. Therefore, the effect that the ion transmittance decreases stepwise from the positive electrode 4 toward the negative electrode 5 can be sufficiently exhibited. Further, it is possible to prevent a decrease in manufacturing yield of the electrode group 8.

本実施形態では、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cのそれぞれは、負極活物質の膨張又は収縮に追随して変形する。よって、充放電中に性能及び安全性が低下することを防止でき、また、サイクル特性の低下を防止できる。   In the present embodiment, each of the first thin film 6B and the second thin film 6C is deformed following the expansion or contraction of the negative electrode active material. Therefore, it can prevent that performance and safety fall during charge / discharge, and can prevent the fall of cycling characteristics.

本実施形態では、第1の薄膜6Bの膜厚及び第2の薄膜6Cの膜厚の合計は主体層6Aの膜厚に比べて非常に小さい。そのため、本実施形態では、リチウムイオンの拡散が確保されるため、電池性能を確保できる。   In the present embodiment, the total thickness of the first thin film 6B and the second thin film 6C is much smaller than the thickness of the main layer 6A. Therefore, in this embodiment, since lithium ion diffusion is ensured, battery performance can be ensured.

電極群を形成する前にリチウムが負極に添加されている場合に本実施形態におけるセパレータ6を用いれば、大きな効果を得ることができる。以下に具体的に示す。   When the separator 6 in this embodiment is used when lithium is added to the negative electrode before forming the electrode group, a great effect can be obtained. This is specifically shown below.

非水電解質二次電池は、一般に、初回充電時の容量に比べて初回放電時の容量が低い(不可逆容量が大きい)という課題を有している。これは、初回充電時に、負極活物質である炭素材料又は金属若しくは金属を含む化合物に皮膜形成などの不可逆な反応が生じるためである。この課題を解消するために、電極群を形成する前にリチウムを負極に添加するという技術が提案されている(例えば、特開2005−085633号公報)。   The nonaqueous electrolyte secondary battery generally has a problem that the capacity at the first discharge is low (the irreversible capacity is large) compared to the capacity at the first charge. This is because an irreversible reaction such as film formation occurs in the carbon material, which is the negative electrode active material, or a metal or a compound containing a metal during the initial charge. In order to solve this problem, a technique of adding lithium to the negative electrode before forming an electrode group has been proposed (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-085633).

しかし、上記技術を用いて非水電解質二次電池を作製すると、非水電解質を電池ケース内に注入した直後から電位差が正極と負極との間に発生する。そのため、非水電解質を電池ケース内に注入した直後から、正極中の金属異物が非水電解質へ溶解して負極の表面上に析出する。よって、上記技術を用いることなく非水電解質二次電池を作製した場合に比べて、金属異物の混入に起因する内部短絡が発生し易い。例えば、金属異物の混入量がそれほど多くない場合であっても、内部短絡の発生を引き起こす。   However, when a nonaqueous electrolyte secondary battery is manufactured using the above technique, a potential difference is generated between the positive electrode and the negative electrode immediately after the nonaqueous electrolyte is injected into the battery case. Therefore, immediately after injecting the nonaqueous electrolyte into the battery case, the metal foreign matter in the positive electrode is dissolved in the nonaqueous electrolyte and deposited on the surface of the negative electrode. Therefore, compared to the case where a non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured without using the above technique, an internal short circuit due to the mixing of metal foreign matter is likely to occur. For example, even when the amount of mixed metal foreign matter is not so large, an internal short circuit occurs.

ところが、本実施形態におけるセパレータ6を用いると、正極4中の金属異物は非水電解質へ溶解してから第1の薄膜6B又は第2の薄膜6C内に拡散するので、正極4中の金属異物が負極5の表面上に析出することを防止できる。よって、本実施形態では、非水電解質を電池ケース内に注入した直後から金属異物の溶解が開始する場合であっても、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できる。   However, when the separator 6 in this embodiment is used, the metal foreign matter in the positive electrode 4 is dissolved in the nonaqueous electrolyte and then diffuses into the first thin film 6B or the second thin film 6C. Can be prevented from being deposited on the surface of the negative electrode 5. Therefore, in this embodiment, even when the dissolution of the metallic foreign matter starts immediately after the nonaqueous electrolyte is injected into the battery case, it is possible to prevent the occurrence of an internal short circuit due to the contamination of the metallic foreign matter.

不可逆容量が大きいという課題を解消するためには、非水電解質二次電池がx/y>1.05を満たしていれば良い。ここで、xは正極及び負極に含まれるリチウムの総モル数であり、yは正極活物質における第1の金属(例えば、正極活物質がLiCoOである場合には第1の金属はCoである)の総モル数であり、x及びyは例えばICP(inductively coupled plasma)分析法により求められる。正極活物質では、通常、リチウムと第1の金属とのモル数比は1:1〜1.02である。そのため、x/y>1.05を満たしていれば、電極群を形成する前にリチウムが負極に添加されていることになる。 In order to solve the problem of large irreversible capacity, the nonaqueous electrolyte secondary battery only needs to satisfy x / y> 1.05. Here, x is the total number of moles of lithium contained in the positive electrode and the negative electrode, and y is the first metal in the positive electrode active material (for example, when the positive electrode active material is LiCoO 2 , the first metal is Co. X and y can be obtained, for example, by ICP (inductively coupled plasma) analysis. In the positive electrode active material, the molar ratio of lithium to the first metal is usually 1: 1 to 1.02. Therefore, if x / y> 1.05 is satisfied, lithium is added to the negative electrode before the electrode group is formed.

x/yが大きければ大きいほど、不可逆容量が大きいという課題を解消できる。しかし、x/yが大きすぎると、負極5中に留まるリチウム(充放電に寄与しないリチウム)が多くなるので、負極5の熱安定性が低下する場合がある。また、リチウムが負極活物質中に入ると、負極活物質が膨張するので、負極5の膨張を引き起こす。負極5が膨張した状態では、非水電解質の入出能力の低下を引き起こすので、サイクル特性が低下する場合がある。これらのことから、1.05<x/y≦1.50であることが好ましく、1.05<x/y≦1.25であればさらに好ましい。   The problem that irreversible capacity is large can be solved, so that x / y is large. However, if x / y is too large, the amount of lithium remaining in the negative electrode 5 (lithium that does not contribute to charging / discharging) increases, and the thermal stability of the negative electrode 5 may decrease. Further, when lithium enters the negative electrode active material, the negative electrode active material expands, causing the negative electrode 5 to expand. In the state where the negative electrode 5 is expanded, the non-aqueous electrolyte input / output ability is reduced, and thus the cycle characteristics may be deteriorated. From these facts, 1.05 <x / y ≦ 1.50 is preferable, and 1.05 <x / y ≦ 1.25 is more preferable.

電極群を形成する前にリチウムを負極に添加する方法としては、リチウムを負極活物質層5Bの表面上に蒸着させても良いし、リチウムを負極集電体5A又は負極活物質層5Bの一部分に接触させても良い(例えば、リチウム膜を負極活物質層5Bの表面に接着させる、又は、リチウム膜を負極集電体のうち負極活物質層が形成されていない部分に溶接する)。   As a method of adding lithium to the negative electrode before forming the electrode group, lithium may be deposited on the surface of the negative electrode active material layer 5B, or lithium may be part of the negative electrode current collector 5A or the negative electrode active material layer 5B. (For example, a lithium film is adhered to the surface of the negative electrode active material layer 5B, or the lithium film is welded to a portion of the negative electrode current collector where the negative electrode active material layer is not formed).

ところで、昨今、非水電解質二次電池の高容量化が要求されている。この要求に応えるために、炭素材料ではなく金属又は金属を含む化合物を負極活物質として用いることが提案されている。しかし、負極活物質を金属又は金属を含む化合物とすると、負極活物質が炭素材料である場合に比べて不可逆容量が大きくなる。よって、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止するという効果は、電極群を形成する前にリチウムが負極に添加されており、且つ、負極活物質が金属又は金属を含む化合物である場合に、非常に大きくなる。   Nowadays, there is a demand for higher capacity of nonaqueous electrolyte secondary batteries. In order to meet this demand, it has been proposed to use not a carbon material but a metal or a compound containing a metal as a negative electrode active material. However, when the negative electrode active material is a metal or a compound containing a metal, the irreversible capacity increases as compared with the case where the negative electrode active material is a carbon material. Therefore, the effect of preventing the occurrence of an internal short circuit due to the mixing of foreign metal is that lithium is added to the negative electrode before forming the electrode group, and the negative electrode active material is a metal or a compound containing a metal. If you become very large.

なお、本実施形態では、以下に示す構成を有していても良い。   In addition, in this embodiment, you may have the structure shown below.

セパレータ6における主体層6A、第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cの配置は、図3に示す配置に限定されず、以下に示す配置であっても良い。第1の配置では、第1の薄膜6Bが正極4の表面上に設けられており、第2の薄膜6Cが負極5の表面上に設けられており、主体層6Aが第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとで挟まれている。しかし、この配置では、イオン透過率を正極4から負極5に向かうにつれて段階的に減少させることができない。そのため、金属異物イオンを第1の薄膜6B又は第2の薄膜6Cに効率良く拡散させることができない場合がある。   The arrangement of the main layer 6A, the first thin film 6B, and the second thin film 6C in the separator 6 is not limited to the arrangement shown in FIG. 3, and may be the arrangement shown below. In the first arrangement, the first thin film 6B is provided on the surface of the positive electrode 4, the second thin film 6C is provided on the surface of the negative electrode 5, and the main layer 6A is formed with the first thin film 6B. It is sandwiched between the second thin film 6C. However, with this arrangement, the ion permeability cannot be reduced step by step from the positive electrode 4 toward the negative electrode 5. Therefore, there may be a case where the metal foreign matter ions cannot be efficiently diffused into the first thin film 6B or the second thin film 6C.

第2の配置では、図3に示す配置において第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとが互いに逆に配置されており、第3の配置では、第1の配置において第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとが互いに逆に配置されている。しかし、第2及び第3の配置では、第1の薄膜6Bは第2の薄膜6Cを介することなく負極5の表面上に直接設けられている。そのため、第1の薄膜6Bと負極5との接着強度を確保できない場合がある。   In the second arrangement, the first thin film 6B and the second thin film 6C are arranged opposite to each other in the arrangement shown in FIG. 3, and in the third arrangement, the first thin film 6B and the first thin film 6B are arranged in the first arrangement. The second thin film 6C is disposed opposite to each other. However, in the second and third arrangements, the first thin film 6B is provided directly on the surface of the negative electrode 5 without passing through the second thin film 6C. Therefore, the adhesive strength between the first thin film 6B and the negative electrode 5 may not be ensured.

第4の配置では、主体層6Aが負極5の表面上に設けられており、第1の薄膜6Bが正極4の表面上に設けられており、第2の薄膜6Cが主体層6Aと第1の薄膜6Bとで挟まれている。また、第5の配置では、第4の配置において第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとが互いに逆に配置されている。しかし、第4及び第5の配置では、負極5の表面上には第1の薄膜6B及び第2の薄膜6Cではなく主体層6Aが設けられている。そのため、金属異物イオンが負極5の表面上に析出する場合があり、負極5の表面上に析出した金属異物が図1(c)に示すように正極4へ達する場合がある。   In the fourth arrangement, the main layer 6A is provided on the surface of the negative electrode 5, the first thin film 6B is provided on the surface of the positive electrode 4, and the second thin film 6C is connected to the main layer 6A and the first layer. Between the two thin films 6B. In the fifth arrangement, the first thin film 6B and the second thin film 6C are arranged opposite to each other in the fourth arrangement. However, in the fourth and fifth arrangements, the main layer 6A is provided on the surface of the negative electrode 5 instead of the first thin film 6B and the second thin film 6C. For this reason, metal foreign matter ions may be deposited on the surface of the negative electrode 5, and the metal foreign matter deposited on the surface of the negative electrode 5 may reach the positive electrode 4 as shown in FIG.

以上のことから、第1〜第5の配置よりも図3に示す配置の方が好ましい。しかし、第1〜第5の配置では、セパレータが第1の薄膜及び第2の薄膜を有していない場合に比べて、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できる。よって、第1〜第5の配置でも、本実施形態における効果をある程度得ることができる。   From the above, the arrangement shown in FIG. 3 is preferable to the first to fifth arrangements. However, in the 1st-5th arrangement | positioning, generation | occurrence | production of the internal short circuit resulting from mixing of a metal foreign material can be prevented compared with the case where a separator does not have a 1st thin film and a 2nd thin film. Therefore, the effects in the present embodiment can be obtained to some extent even in the first to fifth arrangements.

セパレータ6は、第1の薄膜6Bと第2の薄膜6Cとを有していることが好ましい。セパレータが第2の薄膜6Cを有していなければ、金属異物イオンが負極5の表面に到達する場合があり、そのため、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できない場合がある。また、第1の薄膜6Bを負極5等に接着することが難しいので、電極群8の製造歩留まりの低下を引き起こす場合があり、負極活物質の膨張及び収縮に起因して第1の薄膜6Bが負極5等から剥離する場合がある。また、セパレータ6が第1の薄膜6Bを有していなければ、金属異物イオンの拡散が十分に行われない場合があり、そのために金属異物の析出がある一箇所で集中的に発生して短絡に至るという不具合を引き起こす場合がある。   The separator 6 preferably has a first thin film 6B and a second thin film 6C. If the separator does not have the second thin film 6C, the metal foreign matter ions may reach the surface of the negative electrode 5, and therefore it may not be possible to prevent the occurrence of an internal short circuit due to the contamination of the metal foreign matter. Moreover, since it is difficult to adhere the first thin film 6B to the negative electrode 5 or the like, the production yield of the electrode group 8 may be reduced, and the first thin film 6B is caused by expansion and contraction of the negative electrode active material. It may peel from the negative electrode 5 or the like. Further, if the separator 6 does not have the first thin film 6B, the metal foreign matter ions may not be sufficiently diffused. For this reason, the metal foreign matter is deposited intensively at one place and short-circuited. It may cause a malfunction that leads to

セパレータ6は、3つ以上の薄膜を有していても良い。この場合、3つ以上の薄膜は、上記理由から、正極4から負極5へ向かうにつれてイオン透過率が小さくなるように配置されていることが好ましい。しかし、薄膜の数が多くなりすぎると、セパレータ6における薄膜の占有率が高くなるので、セパレータ6の機能低下を引き起こす。また、薄膜の総厚みを変えることなく薄膜の数を多くすると、各薄膜の厚みが非常に薄くなるので、各薄膜を形成し難い。これらを考慮して薄膜の数を決定すれば良い。なお、薄膜の総厚みを変えることなく薄膜の数を多くすると、薄膜同士の境界を確認できない場合がある。   The separator 6 may have three or more thin films. In this case, it is preferable that the three or more thin films are arranged so that the ion transmittance decreases from the positive electrode 4 toward the negative electrode 5 for the reason described above. However, if the number of thin films increases too much, the occupancy rate of the thin films in the separator 6 increases, causing a decrease in the function of the separator 6. Further, if the number of thin films is increased without changing the total thickness of the thin films, the thickness of each thin film becomes very thin, so that it is difficult to form each thin film. What is necessary is just to determine the number of thin films in consideration of these. If the number of thin films is increased without changing the total thickness of the thin films, the boundary between the thin films may not be confirmed.

セパレータ6が2つの薄膜を有している場合、第1の薄膜6Bの膜厚は、第2の薄膜6Cの膜厚と略同一であっても良いし(例えば第1の薄膜6Bの膜厚が第1の薄膜6Bの膜厚と第2の薄膜6Cの膜厚との合計に対して40%以上60%以下)、第2の薄膜6Cの膜厚よりも非常に薄くても良いし、第2の薄膜6Cの膜厚よりも非常に分厚くても良い。何れの場合であっても本実施形態における効果を得ることができる。しかし、第1の薄膜6Bの膜厚が第2の薄膜6Cの膜厚と略同一であれば、第1の薄膜6Bが奏する効果と第2の薄膜6Cが奏する効果との両方をバランス良く得ることができる。よって、第1の薄膜6Bの膜厚は第2の薄膜6Cの膜厚と略同一であることが好ましい。   When the separator 6 has two thin films, the film thickness of the first thin film 6B may be substantially the same as the film thickness of the second thin film 6C (for example, the film thickness of the first thin film 6B). May be 40% or more and 60% or less of the total thickness of the first thin film 6B and the second thin film 6C), or may be much thinner than the thickness of the second thin film 6C. It may be much thicker than the film thickness of the second thin film 6C. In any case, the effect of the present embodiment can be obtained. However, if the film thickness of the first thin film 6B is substantially the same as the film thickness of the second thin film 6C, both the effect produced by the first thin film 6B and the effect produced by the second thin film 6C can be obtained in a balanced manner. be able to. Therefore, the film thickness of the first thin film 6B is preferably substantially the same as the film thickness of the second thin film 6C.

電極群8は、正極4と負極5とがセパレータ6を介して積層されて形成されていても良い。   The electrode group 8 may be formed by laminating the positive electrode 4 and the negative electrode 5 with the separator 6 interposed therebetween.

非水電解質二次電池は、正極リード4Lの代わりに正極集電板を備えていても良く、負極リード5Lの代わりに負極集電板を備えていても良い。集電板を用いて集電すれば、リードを用いて集電する場合に比べて集電時の抵抗を下げることができるので、非水電解質二次電池の高出力化を図ることができる。   The nonaqueous electrolyte secondary battery may include a positive electrode current collector plate instead of the positive electrode lead 4L, and may include a negative electrode current collector plate instead of the negative electrode lead 5L. If current collection is performed using the current collector plate, the resistance during current collection can be reduced as compared with the case where current collection is performed using leads, so that the output of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be increased.

非水電解質二次電池は、電池ケース1の代わりにラミネートフィルムを備えていても良い。電極群8がラミネートフィルムで包まれていれば、電極群8が金属からなる電池ケース1内に収容されている場合に比べて金属ケース由来の金属異物の量を減らすことができ、よって、金属異物の混入に起因する内部短絡の発生を防止できるという効果に貢献できる。   The nonaqueous electrolyte secondary battery may include a laminate film instead of the battery case 1. If the electrode group 8 is wrapped with a laminate film, the amount of metal foreign matter derived from the metal case can be reduced as compared with the case where the electrode group 8 is accommodated in the battery case 1 made of metal. This can contribute to the effect of preventing the occurrence of an internal short circuit due to the mixing of foreign matter.

以下には、正極4及び負極5のそれぞれの構成、材料及び作製方法、セパレータ6の主体層6Aの構成、非水電解質の材料、並びに、非水電解質二次電池の作製方法を示す。   Below, each structure, material, and manufacturing method of the positive electrode 4 and the negative electrode 5, the structure of 6 A of main layers of the separator 6, the material of a nonaqueous electrolyte, and the manufacturing method of a nonaqueous electrolyte secondary battery are shown.

−正極−
正極集電体4Aは、アルミニウムからなっても良く、アルミニウムを主剤とする導電性材料からなっても良い。正極集電体4Aは、長尺な導電性基板又は長尺な箔であれば良く、複数の孔部を有していても良い。
-Positive electrode-
The positive electrode current collector 4A may be made of aluminum or a conductive material mainly composed of aluminum. The positive electrode current collector 4A may be a long conductive substrate or a long foil, and may have a plurality of holes.

正極集電体4Aの厚みは、1μm以上500μm以下であることが好ましく、10μm以上20μm以下であればさらに好ましい。これにより、正極4の強度を保持しながら正極4を軽量化できる。   The thickness of the positive electrode current collector 4A is preferably 1 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 20 μm or less. Thereby, the positive electrode 4 can be reduced in weight while maintaining the strength of the positive electrode 4.

正極活物質は、リチウムと第1の金属と酸素とを含む複合酸化物であり、例えば、LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiCoNiO、LiCo1−z、LiNi1−z、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiMn、LiMnMO、LiMePO又はLiMePOFである。Mは、Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb及びBのうちの少なくとも1つである。Meは、Fe、Mn、Co及びNiから選択される少なくとも1種である。zは0よりも大きく1以下である。このように複合酸化物には、リン酸化合物も含まれる。正極活物質は、上記複合酸化物の一部の元素が他の元素で置換されたものであっても良い。また、正極活物質は金属酸化物、リチウム酸化物又は導電剤等で表面処理された複合酸化物であっても良く、表面処理は例えば疎水化処理である。 The positive electrode active material is a composite oxide containing lithium, a first metal, and oxygen. For example, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiCoNiO 2 , LiCo 1-z M z O 2 , LiNi 1-z M z O 2, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2, LiMn 2 O 4, LiMnMO 4, a LiMePO 4 or Li 2 MePO 4 F. M is at least one of Na, Mg, Sc, Y, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Cr, Pb, Sb, and B. Me is at least one selected from Fe, Mn, Co and Ni. z is greater than 0 and less than or equal to 1. Thus, the composite oxide includes a phosphate compound. The positive electrode active material may be one in which a part of the elements of the composite oxide is replaced with another element. The positive electrode active material may be a metal oxide, lithium oxide, or a composite oxide surface-treated with a conductive agent, and the surface treatment is, for example, a hydrophobic treatment.

正極活物質の平均粒子径は、5μm以上20μm以下であることが好ましい。正極活物質の平均粒子径が5μm未満であると、活物質粒子の表面積が極めて大きくなるので、極板中に活物質を固定するために必要な結着剤の量が多くなる。そのため、極板あたりの正極活物質量の減少を招来するため、容量低下を引き起こす場合がある。一方、正極活物質の平均粒子径が20μmを超えると、正極集電体4Aに正極合剤スラリーを塗工したときにスジがスラリー層の表面に発生する場合がある。よって、正極活物質の平均粒子径は、5μm以上20μm以下であることが好ましい。   The average particle size of the positive electrode active material is preferably 5 μm or more and 20 μm or less. When the average particle diameter of the positive electrode active material is less than 5 μm, the surface area of the active material particles becomes extremely large, and therefore the amount of the binder necessary for fixing the active material in the electrode plate increases. For this reason, the amount of the positive electrode active material per electrode plate is reduced, which may cause a decrease in capacity. On the other hand, when the average particle diameter of the positive electrode active material exceeds 20 μm, streaks may occur on the surface of the slurry layer when the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 4A. Therefore, the average particle size of the positive electrode active material is preferably 5 μm or more and 20 μm or less.

結着剤は、例えばPVDF、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチルエステル、ポリアクリル酸エチルエステル、ポリアクリル酸ヘキシルエステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチルエステル、ポリメタクリル酸エチルエステル、ポリメタクリル酸ヘキシルエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルフォン、ヘキサフルオロポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム又はカルボキシメチルセルロース等である。又は、結着剤は、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、エチレン、プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、フルオロメチルビニルエーテル、アクリル酸及びヘキサジエンから選択された2種以上の材料からなる共重合体又は混合物である。   Examples of the binder include PVDF, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, aramid resin, polyamide, polyimide, polyamideimide, polyacrylonitrile, polyacrylic acid, polyacrylic acid methyl ester, polyacrylic acid ethyl ester, and polyacrylic acid. Hexyl ester, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid methyl ester, polymethacrylic acid ethyl ester, polymethacrylic acid hexyl ester, polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, polyether, polyethersulfone, hexafluoropolypropylene, styrene butadiene rubber or carboxymethylcellulose Etc. Alternatively, the binder may be tetrafluoroethylene, hexafluoroethylene, hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, vinylidene fluoride, chlorotrifluoroethylene, ethylene, propylene, pentafluoropropylene, fluoromethyl vinyl ether, acrylic acid and hexadiene. It is a copolymer or a mixture comprising two or more selected materials.

上記列挙した材料の中でもPVDF及びその誘導体は、非水電解質二次電池内において化学的に安定であり、正極集電体4Aと正極活物質又は導電剤とを十分に結着させることができ、さらには、正極活物質と導電剤とを十分に結着させることができる。よって、結着剤としてPVDF又はその誘導体を使用すると、サイクル特性及び放電性能に優れた非水電解質二次電池を提供できる。それだけでなく、PVDF及びその誘導体は安価であるため、結着剤としてPVDF又はその誘導体を使用すれば非水電解質二次電池の製造コストを抑えることができる。以上のことから、結着剤としてPVDF又はその誘導体を用いることが好ましい。なお、結着剤としてPVDFを用いる場合には、PVDFがNメチルピロリドンに溶解された溶液を用いて正極合剤スラリーを調製しても良く、粉末状のPVDFを正極合剤スラリー中に溶解させても良い。   Among the materials listed above, PVDF and its derivatives are chemically stable in the non-aqueous electrolyte secondary battery, and can sufficiently bind the positive electrode current collector 4A and the positive electrode active material or conductive agent, Furthermore, the positive electrode active material and the conductive agent can be sufficiently bound. Therefore, when PVDF or a derivative thereof is used as the binder, a nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in cycle characteristics and discharge performance can be provided. In addition, since PVDF and its derivatives are inexpensive, the production cost of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be suppressed by using PVDF or its derivatives as the binder. From the above, it is preferable to use PVDF or a derivative thereof as a binder. When PVDF is used as the binder, a positive electrode mixture slurry may be prepared using a solution in which PVDF is dissolved in N-methylpyrrolidone, and powdered PVDF is dissolved in the positive electrode mixture slurry. May be.

導電剤は、例えば、天然黒鉛又は人造黒鉛等のグラファイト類であっても良いし、アセチレンブラック(AB:acetylene black)又はケッチェンブラック等のカーボンブラック類であっても良いし、炭素繊維又は金属繊維等の導電性繊維類であっても良いし、フッ化カーボンであっても良いし、アルミニウム等の金属粉末類であっても良いし、酸化亜鉛又はチタン酸カリウム等の導電性ウィスカー類であっても良いし、酸化チタン等の導電性金属酸化物であっても良いし、フェニレン誘導体等の有機導電性材料であっても良い。   The conductive agent may be, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite, carbon black such as acetylene black (AB) or ketjen black, carbon fiber, or metal Conductive fibers such as fibers may be used, carbon fluoride may be used, metal powders such as aluminum may be used, and conductive whiskers such as zinc oxide or potassium titanate may be used. It may be a conductive metal oxide such as titanium oxide or an organic conductive material such as a phenylene derivative.

このような正極4の作製方法を示す。まず、正極活物質、結着剤及び導電剤を液状成分に混合して正極合剤スラリーを調製する。このとき、正極合剤スラリーは、正極活物質に対して3.0vol%以上6.0vol%以下の結着剤を含んでいれば良い。次に、得られた正極合剤スラリーを正極集電体4Aの両表面上に塗布して乾燥させ、得られた正極板を圧延する。これにより、所定の厚みを有する正極が作製される。   A method for manufacturing such a positive electrode 4 will be described. First, a positive electrode mixture slurry is prepared by mixing a positive electrode active material, a binder, and a conductive agent with liquid components. At this time, the positive electrode mixture slurry only needs to contain a binder of 3.0 vol% or more and 6.0 vol% or less with respect to the positive electrode active material. Next, the obtained positive electrode mixture slurry is applied on both surfaces of the positive electrode current collector 4A and dried, and the obtained positive electrode plate is rolled. Thereby, a positive electrode having a predetermined thickness is produced.

−負極−
負極集電体5Aは、ステンレス鋼、ニッケル又は銅等からなることが好ましい。負極集電体5Aは、長尺な導電性基板又は長尺な箔であれば良く、複数の孔部を有していても良い。
-Negative electrode-
The negative electrode current collector 5A is preferably made of stainless steel, nickel, copper, or the like. The negative electrode current collector 5A may be a long conductive substrate or a long foil, and may have a plurality of holes.

負極集電体5Aの厚みは、1μm以上500μm以下であることが好ましく、10μm以上20μm以下であればさらに好ましい。これにより、負極5の強度を保持しながら負極5を軽量化できる。   The thickness of the negative electrode current collector 5A is preferably 1 μm or more and 500 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 20 μm or less. Thereby, the negative electrode 5 can be reduced in weight while maintaining the strength of the negative electrode 5.

負極活物質は、例えば、炭素材料、金属、金属繊維、酸化物、窒化物、珪素化合物、錫化合物又は各種合金材料等が挙げられる。炭素材料は、例えば、各種天然黒鉛、コークス、黒鉛化途上炭素、炭素繊維、球状炭素、各種人造黒鉛又は非晶質炭素である。珪素化合物は、SiO(但し0.05<x<1.95)であっても良いし、Siの一部をB、Mg、Ni、Ti、Mo、Co、Ca、Cr、Cu、Fe、Mn、Nb、Ta、V、W、Zn、C、N及びSnからなる元素群から選択された少なくとも1種以上の元素で置換した珪素合金であっても良いし、珪素固溶体であっても良い。また、錫化合物は、例えば、NiSn、MgSn、SnO(但し0<x<2)、SnO又はSnSiOであれば良い。負極活物質は、上記列挙した材料のうち2種を単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。 Examples of the negative electrode active material include carbon materials, metals, metal fibers, oxides, nitrides, silicon compounds, tin compounds, and various alloy materials. The carbon material is, for example, various natural graphites, cokes, graphitized carbon, carbon fibers, spherical carbon, various artificial graphites, or amorphous carbon. The silicon compound may be SiO x (where 0.05 <x <1.95), and a part of Si may be B, Mg, Ni, Ti, Mo, Co, Ca, Cr, Cu, Fe, It may be a silicon alloy substituted with at least one element selected from the group consisting of Mn, Nb, Ta, V, W, Zn, C, N and Sn, or may be a silicon solid solution. . In addition, the tin compound may be, for example, Ni 2 Sn 4 , Mg 2 Sn, SnO x (where 0 <x <2), SnO 2 or SnSiO 3 . The negative electrode active material may be used alone or in combination of two or more of the materials listed above.

このような負極5の作製方法を示す。負極活物質として炭素材料を用いる場合には、まず、負極活物質(炭素材料)及び結着剤を液状成分に混合させて負極合剤スラリーを調製する。次に、得られた負極合剤スラリーを負極集電体5Aの両表面上に塗布して乾燥させ、得られた負極板を圧延する。これにより、所定の厚みを有する負極5が作製される。   A method for producing such a negative electrode 5 will be described. When a carbon material is used as the negative electrode active material, first, a negative electrode active material (carbon material) and a binder are mixed with a liquid component to prepare a negative electrode mixture slurry. Next, the obtained negative electrode mixture slurry is applied on both surfaces of the negative electrode current collector 5A and dried, and the obtained negative electrode plate is rolled. Thereby, the negative electrode 5 having a predetermined thickness is produced.

負極活物質として金属又は金属を含む化合物を用いる場合には、負極集電体5Aの両表面上に負極活物質を蒸着させれば良い。   When a metal or a compound containing a metal is used as the negative electrode active material, the negative electrode active material may be vapor-deposited on both surfaces of the negative electrode current collector 5A.

負極5には、不可逆容量を補填するためのリチウムが予め設けられていても良い。   The negative electrode 5 may be preliminarily provided with lithium for supplementing the irreversible capacity.

−セパレータ−
セパレータ6の構成は、上記実施形態1で示した通りである。なお、主体層6Aは、次に示す構成であっても良い。
-Separator-
The configuration of the separator 6 is as shown in the first embodiment. The main layer 6A may have the following configuration.

主体層6Aは、絶縁性粒子(例えば金属酸化物又は金属硫化物)が互いに結着されたもの(多孔性絶縁膜)であっても良いし、ポリオレフィンからなる微多孔薄膜、織布又は不織布と多孔性絶縁膜との両方を有していても良い。絶縁性粒子は、絶縁性に優れ且つ高温下でも耐変形性を有するものが好ましく、多孔性絶縁膜は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム又は酸化チタン等の酸化物からなる絶縁体の微粉末が極板上に塗布されたものであることが好ましい。主体層6Aとしてポリオレフィンからなる微多孔薄膜、織布又は不織布を用いれば、主体層6Aはシャットダウン機能を有するので、非水電解質二次電池の温度上昇を抑制できる。一方、主体層6Aとして多孔性絶縁膜を用いれば、非水電解質二次電池の温度が非常に高くなった場合であっても(例えば200℃以上)主体層6Aの収縮を防止できるので、内部短絡の発生を防止できる。非水電解質二次電池の用途等によって主体層6Aの構成を選択すれば良い。   The main layer 6A may be one (insulating porous particles) in which insulating particles (for example, metal oxide or metal sulfide) are bound to each other, or a microporous thin film, a woven fabric or a nonwoven fabric made of polyolefin. You may have both with a porous insulating film. The insulating particles preferably have excellent insulating properties and are resistant to deformation even at high temperatures, and the porous insulating film is made of an insulating fine powder made of an oxide such as aluminum oxide, magnesium oxide or titanium oxide. It is preferable that it is applied on top. If a microporous thin film, a woven fabric, or a nonwoven fabric made of polyolefin is used as the main layer 6A, the main layer 6A has a shutdown function, so that the temperature increase of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be suppressed. On the other hand, if a porous insulating film is used as the main layer 6A, the shrinkage of the main layer 6A can be prevented even when the temperature of the nonaqueous electrolyte secondary battery becomes very high (eg, 200 ° C. or higher). The occurrence of a short circuit can be prevented. What is necessary is just to select the structure of 6 A of main body layers according to the use etc. of a nonaqueous electrolyte secondary battery.

主体層6Aとして微多孔薄膜を用いる場合には、主体層6Aは、1種の材料からなる単層膜であっても良いし、2種以上の材料からなる複合膜であっても良いし、互いに異なる材料からなる2層以上の膜が積層された多層膜であっても良い。   When a microporous thin film is used as the main layer 6A, the main layer 6A may be a single layer film made of one kind of material or a composite film made of two or more kinds of materials, It may be a multilayer film in which two or more layers made of different materials are laminated.

主体層6Aは、30%以上70%以下の空孔率を有していれば好ましく、35%以上60%以下の空孔率を有していればさらに好ましい。空孔率は、主体層6Aの全体積に対する孔の体積の比率である。   The main layer 6A preferably has a porosity of 30% to 70%, and more preferably has a porosity of 35% to 60%. The porosity is the ratio of the volume of the holes to the total volume of the main layer 6A.

−非水電解質−
非水電解質は、液状非水電解質であっても良く、ゲル状非水電解質であっても良く、固体状非水電解質であっても良い。
-Non-aqueous electrolyte-
The non-aqueous electrolyte may be a liquid non-aqueous electrolyte, a gel-like non-aqueous electrolyte, or a solid non-aqueous electrolyte.

液状非水電解質(非水電解液,後述)では、電解質(例えばリチウム塩)が非水溶媒に溶解している。   In a liquid nonaqueous electrolyte (nonaqueous electrolyte solution, which will be described later), an electrolyte (for example, a lithium salt) is dissolved in a nonaqueous solvent.

ゲル状非水電解質では、非水電解質が高分子材料に保持されている。高分子材料は、例えばPVDF、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキサイド、ポリ塩化ビニル、ポリアクリレート、又は、ポリビニリデンフルオライドヘキサフルオロプロピレン等である。   In the gel-like nonaqueous electrolyte, the nonaqueous electrolyte is held by the polymer material. Examples of the polymer material include PVDF, polyacrylonitrile, polyethylene oxide, polyvinyl chloride, polyacrylate, and polyvinylidene fluoride hexafluoropropylene.

固体状非水電解質は、高分子固体電解質を含んでいる。   The solid non-aqueous electrolyte includes a polymer solid electrolyte.

以下では、非水電解液について示す。   Below, it shows about a non-aqueous electrolyte.

非水溶媒には、公知の非水溶媒を使用でき、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル又は環状カルボン酸エステル等を使用できる。環状炭酸エステルは、例えば、プロピレンカーボネート(PC;propylene carbonate)又はエチレンカーボネート(EC;ethylene carbonate)である。鎖状炭酸エステルは、例えば、ジエチルカーボネート(DEC;diethyl carbonate)、エチルメチルカーボネート(EMC;ethylmethyl carbonate)又はジメチルカーボネート(DMC;dimethylcarbonate)である。環状カルボン酸エステルは、例えば、γ−ブチロラクトン(GBL;gamma-butyrolactone)又はγ−バレロラクトン(GVL;gamma-valerolactone)である。非水溶媒は、上記に列挙された非水溶媒のうち1種を単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。   As the non-aqueous solvent, a known non-aqueous solvent can be used, and for example, a cyclic carbonate, a chain carbonate, or a cyclic carboxylic acid ester can be used. The cyclic carbonate is, for example, propylene carbonate (PC) or ethylene carbonate (EC). The chain carbonate is, for example, diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC) or dimethyl carbonate (DMC). The cyclic carboxylic acid ester is, for example, γ-butyrolactone (GBL; gamma-butyrolactone) or γ-valerolactone (GVL). As the non-aqueous solvent, one of the non-aqueous solvents listed above may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

電解質は、例えば、LiClO、LiBF、LiPF、LiAlCl、LiSbF、LiSCN、LiCFSO、LiCFCO、LiAsF、LiB10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、LiCl、LiBr、LiI、クロロボランリチウム、ホウ酸塩類、又はイミド塩類である。ホウ酸塩類は、例えば、ビス(1,2−ベンゼンジオレート(2−)−O,O’)ホウ酸リチウム、ビス(2,3−ナフタレンジオレート(2−)−O,O’)ホウ酸リチウム、ビス(2,2’−ビフェニルジオレート(2−)−O,O’)ホウ酸リチウム、又はビス(5−フルオロ−2−オレート−1−ベンゼンスルホン酸−O,O’)ホウ酸リチウムである。また、イミド塩類は、例えば、ビストリフルオロメタンスルホン酸イミドリチウム((CFSONLi)、トリフルオロメタンスルホン酸ノナフルオロブタンスルホン酸イミドリチウム(LiN(CFSO)(CSO))、又は、ビスペンタフルオロエタンスルホン酸イミドリチウム((CSONLi)である。電解質としては、上記に列挙された電解質のうち1種を単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。 Examples of the electrolyte include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiB 10 Cl 10 , lower aliphatic lithium carboxylate, LiCl, LiBr , LiI, chloroborane lithium, borates, or imide salts. Examples of the borate salts include bis (1,2-benzenediolate (2-)-O, O ′) lithium borate, bis (2,3-naphthalenedioleate (2-)-O, O ′) boron. Lithium acid, bis (2,2′-biphenyldiolate (2-)-O, O ′) lithium borate, or bis (5-fluoro-2-olate-1-benzenesulfonic acid-O, O ′) boron Lithium acid. Examples of the imide salts include lithium bistrifluoromethanesulfonate imide ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi), lithium trifluoromethanesulfonate nonafluorobutanesulfonate (LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 ). SO 2)), or a bispentafluoroethanesulfonyl imide lithium ((C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi). As the electrolyte, one of the electrolytes listed above may be used alone, or two or more may be used in combination.

電解質の濃度は、0.5mol/m3以上2mol/m3以下であることが好ましい。 The concentration of the electrolyte is preferably 0.5 mol / m 3 or more and 2 mol / m 3 or less.

非水電解液は、上記非水溶媒及び上記電解質以外に、次に示す添加剤を含んでいても良い。この添加剤は負極活物質層の表面上で分解され、これにより、リチウムイオン伝導性の高い被膜が負極活物質層の表面上に形成される。よって、非水電解質二次電池の充放電効率を高めることができる。このような機能を持つ添加剤は、例えば、ビニレンカーボネート(VC;vinylene carbonate)、4−メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、4−エチルビニレンカーボネート、4,5−ジエチルビニレンカーボネート、4−プロピルビニレンカーボネート、4,5−ジプロピルビニレンカーボネート、4−フェニルビニレンカーボネート、4,5−ジフェニルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート(VEC;vinyl ethylene carbonate)、又はジビニルエチレンカーボネートである。添加剤としては、上記に列挙された材料のうちの1種類を単独で用いても良く、上記に列挙された材料のうちの2種以上を組み合わせて用いても良い。添加剤として、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート及びジビニルエチレンカーボネートよりなる群から選択された少なくとも1種を用いることが好ましい。なお、添加剤は、上記に列挙された材料の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたものであっても良い。   The nonaqueous electrolytic solution may contain the following additives in addition to the nonaqueous solvent and the electrolyte. This additive is decomposed on the surface of the negative electrode active material layer, whereby a film having high lithium ion conductivity is formed on the surface of the negative electrode active material layer. Therefore, the charge / discharge efficiency of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be increased. Examples of the additive having such a function include vinylene carbonate (VC), 4-methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, 4-ethyl vinylene carbonate, 4,5-diethyl vinylene carbonate, 4 -Propylene vinylene carbonate, 4,5-dipropyl vinylene carbonate, 4-phenyl vinylene carbonate, 4,5-diphenyl vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate (VEC), or divinyl ethylene carbonate. As an additive, one of the materials listed above may be used alone, or two or more of the materials listed above may be used in combination. As an additive, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and divinyl ethylene carbonate. The additive may be one in which some of the hydrogen atoms in the materials listed above are substituted with fluorine atoms.

また、非水電解液は、上記非水溶媒及び上記電解質以外に、ベンゼン誘導体を含んでいても良い。ベンゼン誘導体は、フェニル基を有するものが好ましく、また、互いに隣り合う位置に結合されたフェニル基及び環状化合物基を有するものが好ましい。ここでベンゼン誘導体は、例えば、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、又はジフェニルエーテルである。また、上記環状化合物基は、例えば、フェニル基、環状エーテル基、環状エステル基、シクロアルキル基、又はフェノキシ基である。ベンゼン誘導体には、上記に列挙された材料のうち1種を単独で用いても良く、上記に列挙された材料のうち2種以上を組み合わせて用いても良い。なお、非水溶媒は10vol%以下のベンゼン誘導体を含んでいれば良い。非水電解液がこのようなベンゼン誘導体を含んでいると、過充電時には、ベンゼン誘導体が分解されて被膜が電極の表面上に形成され、よって、非水電解質二次電池を不活性化させることができる。   The nonaqueous electrolytic solution may contain a benzene derivative in addition to the nonaqueous solvent and the electrolyte. The benzene derivative preferably has a phenyl group, and preferably has a phenyl group and a cyclic compound group bonded to positions adjacent to each other. Here, the benzene derivative is, for example, cyclohexylbenzene, biphenyl, or diphenyl ether. The cyclic compound group is, for example, a phenyl group, a cyclic ether group, a cyclic ester group, a cycloalkyl group, or a phenoxy group. As the benzene derivative, one of the materials listed above may be used alone, or two or more of the materials listed above may be used in combination. In addition, the nonaqueous solvent should just contain 10 vol% or less of benzene derivatives. If the non-aqueous electrolyte contains such a benzene derivative, during overcharge, the benzene derivative is decomposed and a film is formed on the surface of the electrode, thereby inactivating the non-aqueous electrolyte secondary battery. Can do.

非水電解質二次電池の作製方法を示す。まず、正極集電体4Aのうち正極合剤層4Bが設けられていない部分に正極リード4Lを接続し、負極集電体5Aのうち負極活物質層5Bが設けられていない部分に負極リード5Lを接続する。次に、セパレータ6を介して正極4と負極5とを捲回して、電極群8を作製する。このとき、正極リード4Lと負極リード5Lとが互いに逆向きに延びていることを確認する。続いて、電極群8の上端に上部絶縁板7aを配置し、電極群8の下端に下部絶縁板7bを配置する。それから、負極リード5Lを電池ケース1に接続し、正極リード4Lを封口板2に接続して、電極群8を電池ケース1内に収納する。その後、減圧方式により、電池ケース1内に非水電解液を注入する。そして、電池ケース1の開口部1aを、ガスケット3を介して封口板2で封止する。   A method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery will be described. First, the positive electrode lead 4L is connected to a portion of the positive electrode current collector 4A where the positive electrode mixture layer 4B is not provided, and the negative electrode lead 5L is connected to a portion of the negative electrode current collector 5A where the negative electrode active material layer 5B is not provided. Connect. Next, the positive electrode 4 and the negative electrode 5 are wound through the separator 6 to produce the electrode group 8. At this time, it is confirmed that the positive electrode lead 4L and the negative electrode lead 5L extend in opposite directions. Subsequently, the upper insulating plate 7 a is disposed at the upper end of the electrode group 8, and the lower insulating plate 7 b is disposed at the lower end of the electrode group 8. Then, the negative electrode lead 5 </ b> L is connected to the battery case 1, the positive electrode lead 4 </ b> L is connected to the sealing plate 2, and the electrode group 8 is accommodated in the battery case 1. Thereafter, a non-aqueous electrolyte is injected into the battery case 1 by a decompression method. Then, the opening 1 a of the battery case 1 is sealed with the sealing plate 2 via the gasket 3.

以下では、本発明の実施例を示す。なお、本発明は以下に示す実施例に限定されない。   Examples of the present invention will be described below. In addition, this invention is not limited to the Example shown below.

〔実施例1〕
1.非水電解質二次電池の作製方法
(電池1)
−正極の作製−
まず、平均粒子径が10μmのLiNi0.82Co0.15Al0.03(正極活物質)を準備した。
[Example 1]
1. Manufacturing method of non-aqueous electrolyte secondary battery (Battery 1)
-Production of positive electrode-
First, LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 (positive electrode active material) having an average particle diameter of 10 μm was prepared.

次に、100質量部のLiNi0.82Co0.15Al0.03に、4.5質量部のアセチレンブラック(導電剤)と、4.7質量部のPVDF(結着剤)がN−メチルピロリドン(NMP,NMPはN-methylpyrrolidoneの略語)の溶剤に溶解された溶液とを混合した。これにより、正極合剤スラリーが得られた。 Next, 4.5 parts by mass of acetylene black (conductive agent) and 4.7 parts by mass of PVDF (binder) are added to 100 parts by mass of LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2. A solution dissolved in a solvent of N-methylpyrrolidone (NMP, NMP is an abbreviation for N-methylpyrrolidone) was mixed. As a result, a positive electrode mixture slurry was obtained.

この正極合剤スラリーを厚さが15μmのアルミニウム箔(正極集電体)の両面上に塗布して乾燥させ、得られた極板を圧延した。これにより、厚さが0.157mmの正極板が得られた。この正極板を幅57mm、長さ564mmに裁断して、正極を得た。   This positive electrode mixture slurry was applied to both sides of an aluminum foil (positive electrode current collector) having a thickness of 15 μm and dried, and the obtained electrode plate was rolled. As a result, a positive electrode plate having a thickness of 0.157 mm was obtained. This positive electrode plate was cut into a width of 57 mm and a length of 564 mm to obtain a positive electrode.

−負極の作製−
まず、真空蒸着法により、シリコンを、厚さが18μmであり両面に粗面化加工が施された銅箔(負極集電体)の各表面上に蒸着させた。このとき、真空蒸着機の中に酸素を25sccm導入しつつ真空蒸着機の内部の真空度を1.5x10−3Paとした。これにより、銅箔の各表面上には、厚さが10μmであるシリコン含有膜が形成された。燃焼法による酸素量の測定とICP分析によるシリコン量の測定とから、このシリコン含有膜に含まれる活物質の組成はSiO0.42であることが分かった。
-Production of negative electrode-
First, silicon was vapor-deposited on each surface of a copper foil (negative electrode current collector) having a thickness of 18 μm and roughened on both surfaces by vacuum deposition. At this time, the degree of vacuum inside the vacuum vapor deposition machine was set to 1.5 × 10 −3 Pa while introducing 25 sccm of oxygen into the vacuum vapor deposition machine. As a result, a silicon-containing film having a thickness of 10 μm was formed on each surface of the copper foil. From the measurement of the amount of oxygen by the combustion method and the measurement of the amount of silicon by ICP analysis, it was found that the composition of the active material contained in this silicon-containing film was SiO 0.42 .

次に、真空蒸着法により、リチウムをシリコン含有膜の各表面上に蒸着させた。これにより、シリコン含有膜の各表面上には、密度が3.2g/mであるリチウム膜(リチウムの密度をリチウム膜の膜厚で換算すると、膜厚が6μmであるリチウム膜)が形成された。その後、露点が−30℃以下であるドライエア環境下で負極板を取り扱った。 Next, lithium was deposited on each surface of the silicon-containing film by vacuum deposition. Thereby, a lithium film having a density of 3.2 g / m 2 is formed on each surface of the silicon-containing film (a lithium film having a film thickness of 6 μm when the density of lithium is converted into a film thickness of the lithium film). It was done. Thereafter, the negative electrode plate was handled in a dry air environment having a dew point of −30 ° C. or lower.

続いて、負極板の片面上に、VDF:HFP=97:3(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むN-メチル-2-ピロリドン溶液(濃度8質量%)を塗布して乾燥させた。これにより、厚みが1μmであるポリマー層(第2の薄膜,以下では「負極側ポリマー層」と記す。)が形成された。その後、負極側ポリマー層上に、VDF:HFP=88:12(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むジメチルカーボネート溶液(濃度5質量%)を塗布して乾燥させた。これにより、厚みが1μmであるポリマー層(第1の薄膜,以下では「主体層側ポリマー層」)が形成された。その後、この2つのポリマー層が形成された負極板を幅58.5mm、長さ750mmに裁断して、負極を得た。   Subsequently, an N-methyl-2-pyrrolidone solution (concentration 8 mass%) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 97: 3 (mass ratio) is applied on one surface of the negative electrode plate and dried. I let you. Thus, a polymer layer (second thin film, hereinafter referred to as “negative electrode polymer layer”) having a thickness of 1 μm was formed. Thereafter, a dimethyl carbonate solution (concentration 5 mass%) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 88: 12 (mass ratio) was applied onto the negative electrode side polymer layer and dried. As a result, a polymer layer (first thin film, hereinafter referred to as “main layer side polymer layer”) having a thickness of 1 μm was formed. Thereafter, the negative electrode plate on which the two polymer layers were formed was cut into a width of 58.5 mm and a length of 750 mm to obtain a negative electrode.

−非水電解液の調製−
体積比が1:3となるように混合されたエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとからなる混合溶媒を用意した。この混合溶媒に、5wt%のビニレンカーボネート(電池の充放電効率を高める添加剤)を添加すると共に、モル濃度(混合溶媒に対するモル濃度)が1.4mol/m3となるようにLiPF(電解質)を溶解させた。このようにして、非水電解液を得た。
-Preparation of non-aqueous electrolyte-
A mixed solvent composed of ethylene carbonate and dimethyl carbonate mixed so that the volume ratio was 1: 3 was prepared. To this mixed solvent, 5 wt% vinylene carbonate (an additive that increases the charge / discharge efficiency of the battery) is added, and LiPF 6 (electrolyte) is adjusted so that the molar concentration (molar concentration with respect to the mixed solvent) is 1.4 mol / m 3. ) Was dissolved. In this way, a nonaqueous electrolytic solution was obtained.

−円筒型電池の作製−
まず、正極集電体にアルミニウム製の正極リードを接続し、負極集電体にニッケル製の負極リードを接続した。その後、正極リードと負極リードとが互いに逆向きに延びるように正極と負極とを配置し、且つ、ポリエチレン膜(主体層,厚み20μm)を正極と主体層側ポリマー層とで挟んだ状態で、正極、負極、ポリエチレン膜とを捲回した。これにより、電極群が作製された。この電極群の正極及び負極に含まれるリチウムの総モル数をICP分析より求めたところ、正極に含まれるNi、Co及びAlの総モル数を1とした場合、リチウムの総モル数は1.13であった。
-Fabrication of cylindrical battery-
First, a positive electrode lead made of aluminum was connected to the positive electrode current collector, and a negative electrode lead made of nickel was connected to the negative electrode current collector. Thereafter, the positive electrode and the negative electrode are arranged so that the positive electrode lead and the negative electrode lead extend in opposite directions, and a polyethylene film (main layer, thickness 20 μm) is sandwiched between the positive electrode and the main layer side polymer layer, The positive electrode, the negative electrode, and the polyethylene film were wound. Thereby, the electrode group was produced. When the total number of moles of lithium contained in the positive electrode and the negative electrode of this electrode group was determined by ICP analysis, when the total number of moles of Ni, Co and Al contained in the positive electrode was 1, the total number of moles of lithium was 1. 13.

次に、電極群の上端に上部絶縁膜を配置し、その下端に下部絶縁板を配置した。その後、負極リードを電池ケースに溶接するとともに正極リードを封口板に溶接して、電極群を電池ケース内に収納した。その後、減圧方式により、非水電解液を電池ケース内に注入した。それから、ガスケットを介して封口板を電池ケースの開口端にかしめた。このようにして電池1が作製された。   Next, an upper insulating film was disposed at the upper end of the electrode group, and a lower insulating plate was disposed at the lower end. Thereafter, the negative electrode lead was welded to the battery case and the positive electrode lead was welded to the sealing plate, and the electrode group was housed in the battery case. Thereafter, a non-aqueous electrolyte was injected into the battery case by a decompression method. Then, the sealing plate was caulked to the open end of the battery case via a gasket. In this way, the battery 1 was produced.

(電池2)
主体層側ポリマー層の構成を除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池2を作製した。具体的には、負極側ポリマー層の上に、VDF:HFP=85:15(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むジメチルカーボネート溶液(濃度5質量%)を塗布して乾燥させた。
(Battery 2)
A battery 2 was produced according to the same method as the battery 1 except for the constitution of the main layer side polymer layer. Specifically, a dimethyl carbonate solution (concentration 5 mass%) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 85: 15 (mass ratio) was applied on the negative electrode side polymer layer and dried. .

(電池3)
負極側ポリマー層の厚みを3μmとし主体層側ポリマー層の厚みを5μmとしたことを除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池3を作製した。
(Battery 3)
A battery 3 was produced in the same manner as the battery 1 except that the thickness of the negative electrode side polymer layer was 3 μm and the thickness of the main layer side polymer layer was 5 μm.

(電池4)
負極側ポリマー層をPVDF膜としたことを除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池4を作製した。具体的には、PVDFのみを含むN-メチル-2-ピロリドン溶液(濃度12質量%)を負極板の片面上に塗布して乾燥させた。
(Battery 4)
A battery 4 was produced in the same manner as the battery 1 except that the negative electrode polymer layer was a PVDF film. Specifically, an N-methyl-2-pyrrolidone solution containing only PVDF (concentration: 12% by mass) was applied on one side of the negative electrode plate and dried.

(電池5)
ポリマー層を負極板の表面上に形成しないことを除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池5を作製した。
(Battery 5)
A battery 5 was produced according to the same method as the battery 1 except that the polymer layer was not formed on the surface of the negative electrode plate.

(電池6)
一層のポリマー層のみを負極板の片面上に形成したことを除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池6を作製した。具体的には、PVDFのみを含むN-メチル-2-ピロリドン溶液(濃度12質量%)を負極板の片面上に塗布して乾燥させた。その後、この負極板を切断して負極を得た。
(Battery 6)
A battery 6 was produced in the same manner as the battery 1 except that only one polymer layer was formed on one side of the negative electrode plate. Specifically, an N-methyl-2-pyrrolidone solution containing only PVDF (concentration: 12% by mass) was applied on one side of the negative electrode plate and dried. Thereafter, this negative electrode plate was cut to obtain a negative electrode.

(電池7)
一層のポリマー層のみを負極の片面上に形成したことを除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池7を作製した。具体的には、VDF:HFP=88:12(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むジメチルカーボネート溶液(濃度5質量%)を負極板の片面上に塗布して乾燥させた。その後、この負極板を切断して負極を得た。
(Battery 7)
A battery 7 was produced in the same manner as the battery 1 except that only one polymer layer was formed on one side of the negative electrode. Specifically, a dimethyl carbonate solution (concentration 5 mass%) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 88: 12 (mass ratio) was applied on one side of the negative electrode plate and dried. Thereafter, this negative electrode plate was cut to obtain a negative electrode.

2.評価方法
内部短絡が発生している電池の電池電圧は、内部短絡が発生していない電池の電池電圧よりも低い。実施例1の電池の電圧は、約2.8Vである。そのため、実施例1では、測定された電池電圧が2.6Vよりも低くなった場合を不良と判断し、不良な電池の個数(母数は50個)を数えた。
2. Evaluation Method The battery voltage of a battery in which an internal short circuit has occurred is lower than the battery voltage of a battery in which no internal short circuit has occurred. The voltage of the battery of Example 1 is about 2.8V. Therefore, in Example 1, the case where the measured battery voltage was lower than 2.6 V was judged as defective, and the number of defective batteries (the number of parameters was 50) was counted.

具体的には、電池1〜7のそれぞれを作製してから48時間後に電池電圧を測定し、内部短絡が発生している電池の個数を数えた。この結果を図5における組立後48時間後の不良率に記す。   Specifically, the battery voltage was measured 48 hours after each of the batteries 1 to 7 was produced, and the number of batteries in which an internal short circuit occurred was counted. The result is shown in the defect rate 48 hours after assembly in FIG.

また、電池1〜7のそれぞれに対して充放電を500サイクル実施してから電池電圧を測定し、内部短絡が発生している電池の個数を数えた。1サイクルは、45℃の環境下、1.4Aの定電流で電圧が4.15Vになるまで充電を行い、4.15Vの定電圧で電流が50mAになるまで充電を行った後、2.8Aの定電流で電圧が2.0Vに至るまで放電を行うという一連の作業である。なお、充電と放電との間及び放電と充電との間にはどちらも、30分間の休止を設けた。この結果を図5における500サイクル後の不良率に記す。   Moreover, after carrying out 500 cycles of charging / discharging with respect to each of the batteries 1-7, the battery voltage was measured and the number of the batteries which the internal short circuit generate | occur | produced was counted. One cycle is charged at a constant current of 1.4 A under a 45 ° C. environment until the voltage reaches 4.15 V, and charged at a constant voltage of 4.15 V until the current reaches 50 mA. This is a series of operations in which discharge is performed at a constant current of 8 A until the voltage reaches 2.0V. Note that a 30-minute pause was provided between charging and discharging and between discharging and charging. This result is shown in the defect rate after 500 cycles in FIG.

〔実施例2〕
実施例2では、負極側ポリマー層及び主体層側ポリマー層をポリエチレン膜の片面上に固定してセパレータを作製した。
[Example 2]
In Example 2, the negative electrode side polymer layer and the main layer side polymer layer were fixed on one side of a polyethylene film to produce a separator.

1.非水電解質二次電池の作製方法
(電池8)
負極側ポリマー層及び主体層側ポリマー層の構成と負極の作製方法と負極側ポリマー層及び主体層側ポリマー層の作製方法とを除いては上記電池1と同様の方法に従って、電池8を作製した。
1. Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery (Battery 8)
A battery 8 was prepared according to the same method as the battery 1 except for the configuration of the negative electrode side polymer layer and the main layer side polymer layer, the negative electrode preparation method, and the negative electrode side polymer layer and main layer side polymer layer preparation method. .

−負極の作製−
具体的には、上記電池1の「−負極の作製−」に従って真空蒸着法によりリチウムをシリコン含有膜の各表面上に蒸着させてから、この極板を幅58.5mm、長さ750mmに裁断した。このようにして、負極を得た。
-Production of negative electrode-
Specifically, lithium was vapor-deposited on each surface of the silicon-containing film by a vacuum vapor deposition method in accordance with “-Production of negative electrode” of the battery 1, and then the electrode plate was cut into a width of 58.5 mm and a length of 750 mm. did. In this way, a negative electrode was obtained.

−セパレータの作製−
ポリエチレン膜(厚みが20μm)をN−メチル−2−ピロリドン中に浸漬させた。その後、VDF:HFP=95:5(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むN−メチル−2−ピロリドン溶液(濃度3質量%)をポリエチレン膜の片面上に塗布し、ポリエチレン膜とともに乾燥させた。これにより、主体層側ポリマーがポリエチレン膜の片面上に形成された。なお、ポリエチレン膜の厚みと主体層側ポリマーの厚みとの合計は21μmであった。
-Production of separator-
A polyethylene film (thickness 20 μm) was immersed in N-methyl-2-pyrrolidone. Thereafter, an N-methyl-2-pyrrolidone solution (concentration 3% by mass) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 95: 5 (mass ratio) was applied on one side of the polyethylene film, and together with the polyethylene film Dried. Thereby, the main layer side polymer was formed on one side of the polyethylene film. The total of the thickness of the polyethylene film and the thickness of the main layer side polymer was 21 μm.

続いて、PVDFのみを含むN-メチル-2-ピロリドン溶液(濃度12質量%)を主体層側ポリマー層上に塗布してから乾燥させた。乾燥後の厚みは22μmであった。   Subsequently, an N-methyl-2-pyrrolidone solution containing only PVDF (concentration: 12% by mass) was applied onto the main polymer layer and then dried. The thickness after drying was 22 μm.

(電池9)
負極側ポリマー層及び主体層側ポリマー層の各構成を除いては上記電池8と同様の方法に従って、電池9を作製した。
(Battery 9)
A battery 9 was produced according to the same method as the battery 8 except for the respective configurations of the negative electrode side polymer layer and the main layer side polymer layer.

具体的には、VDF:HFP=88:12(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むジメチルカーボネート溶液(濃度5質量%)をポリエチレン膜の片面上に塗布して乾燥させた。乾燥後の厚みは20μmであった。乾燥後にポリエチレン膜の断面を観察すると、上記ポリマーがポリエチレン膜の片面に染みこんでいることが分かった。   Specifically, a dimethyl carbonate solution (concentration of 5% by mass) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 88: 12 (mass ratio) was applied on one side of a polyethylene film and dried. The thickness after drying was 20 μm. When the cross section of the polyethylene film was observed after drying, it was found that the polymer soaked into one side of the polyethylene film.

次に、VDF:HFP=95:5(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むN−メチル−2−ピロリドン溶液(濃度3質量%)を主体層側ポリマー層の表面上に塗布してから乾燥させた。乾燥後の厚みは平均21μmであった。   Next, an N-methyl-2-pyrrolidone solution (concentration 3% by mass) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 95: 5 (mass ratio) was applied onto the surface of the main polymer layer. And then dried. The average thickness after drying was 21 μm.

(電池10)
主体層側ポリマー層のみをポリエチレン膜の片面上に形成することを除いては上記電池8と同様の方法に従って、電池10を作製した。
(Battery 10)
A battery 10 was produced according to the same method as the battery 8 except that only the main layer side polymer layer was formed on one side of the polyethylene film.

2.評価方法
上記実施例1における評価方法と同様の評価方法を用いて、電池8〜10を評価した。その評価結果を図6に示す。
2. Evaluation Method Batteries 8 to 10 were evaluated using the same evaluation method as the evaluation method in Example 1 above. The evaluation results are shown in FIG.

〔実施例3〕
実施例3では、負極活物質として黒鉛を用いた。
Example 3
In Example 3, graphite was used as the negative electrode active material.

1.非水電解質二次電池の作製方法
(電池11)
負極活物質として黒鉛を用いたことを除いては電池2と同様の方法に従って、電池11を作製した。
1. Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery (Battery 11)
A battery 11 was produced in the same manner as the battery 2 except that graphite was used as the negative electrode active material.

−負極の作製−
まず、鱗片状人造黒鉛(負極活物質)を粉砕して、平均粒子径が約20μmになるように分級した。
-Production of negative electrode-
First, scaly artificial graphite (negative electrode active material) was pulverized and classified so that the average particle size was about 20 μm.

次に、100質量部の鱗片状人造黒鉛に、3質量部のスチレンブタジエンゴム(結着剤)とカルボキシメチルセルロースを1質量%含む水溶液100質量部とを加えて混合した。これにより、負極合剤スラリーを得た。   Next, 100 parts by mass of flaky artificial graphite was mixed with 3 parts by mass of styrene butadiene rubber (binder) and 100 parts by mass of an aqueous solution containing 1% by mass of carboxymethyl cellulose. This obtained the negative mix slurry.

続いて、この負極合剤スラリーを厚さ8μmの銅箔(負極集電体)の両面上に塗布して乾燥させ、得られた極板を圧延した。これにより、厚みが0.156mmの負極板が得られた。この負極板に対し、190℃の下、8時間、窒素雰囲気中にて、熱風により熱処理を施した。熱処理後の負極板を裁断して、厚さ0.156mm、幅58.5mm、長さ750mmの負極を得た。なお、電極群を形成したときに正極活物質と対向しない部分(負極の長手方向における端部)に存在する負極活物質を除去した。   Subsequently, this negative electrode mixture slurry was applied onto both sides of a copper foil (negative electrode current collector) having a thickness of 8 μm and dried, and the obtained electrode plate was rolled. As a result, a negative electrode plate having a thickness of 0.156 mm was obtained. This negative electrode plate was heat-treated with hot air at 190 ° C. for 8 hours in a nitrogen atmosphere. The negative electrode plate after the heat treatment was cut to obtain a negative electrode having a thickness of 0.156 mm, a width of 58.5 mm, and a length of 750 mm. In addition, the negative electrode active material which exists in the part (edge part in the longitudinal direction of a negative electrode) which does not oppose a positive electrode active material when forming an electrode group was removed.

それから、VDF:HFP=97:3(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むN-メチル-2-ピロリドン溶液(濃度8質量%)を、負極の表面上に塗布して乾燥させた。これにより、厚みが1μmの負極側ポリマー層が形成された。その後、VDF:HFP=85:15(質量比)の比率で共重合されたポリマーを含むジメチルカーボネート溶液(濃度5質量%)を負極側ポリマー層の表面上に塗布して乾燥させた。これにより、厚みが1μmの主体層側ポリマー層が形成された。   Then, an N-methyl-2-pyrrolidone solution (concentration 8% by mass) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 97: 3 (mass ratio) was applied on the surface of the negative electrode and dried. . Thereby, a negative electrode side polymer layer having a thickness of 1 μm was formed. Thereafter, a dimethyl carbonate solution (concentration of 5% by mass) containing a polymer copolymerized at a ratio of VDF: HFP = 85: 15 (mass ratio) was applied onto the surface of the negative electrode polymer layer and dried. Thereby, a main layer side polymer layer having a thickness of 1 μm was formed.

そして、負極の長手方向における端部(銅箔が露出している部分)の上に、厚み100μm、幅50mm、長さ50mmのリチウム膜を貼り付けた。   Then, a lithium film having a thickness of 100 μm, a width of 50 mm, and a length of 50 mm was pasted on the end portion (portion where the copper foil was exposed) in the longitudinal direction of the negative electrode.

(電池12)
リチウム膜を銅箔に貼り付けることなく負極を作製したことを除いては上記電池11と同様の方法に従って、電池12を作製した。
(Battery 12)
A battery 12 was produced according to the same method as the battery 11 except that the negative electrode was produced without attaching the lithium film to the copper foil.

(電池13)
ポリマー層を負極板の表面上に形成しないことを除いては上記電池11と同様の方法に従って、電池13を作製した。
(Battery 13)
A battery 13 was produced in the same manner as the battery 11 except that the polymer layer was not formed on the surface of the negative electrode plate.

2.評価方法
上記実施例1における評価方法と同様の評価方法を用いて、電池11〜13を評価した。ここで、本実施例では、充放電サイクルにおいて充電終止電圧を4.2Vとし放電終止電圧を2.5Vとした。その評価結果を図7に示す。
2. Evaluation Method Using the same evaluation method as the evaluation method in Example 1, the batteries 11 to 13 were evaluated. Here, in this example, the charge end voltage was 4.2 V and the discharge end voltage was 2.5 V in the charge / discharge cycle. The evaluation results are shown in FIG.

また、本実施例では、電池の容量を測定した。電池の容量は、25℃の環境下、1.4Aの定電流で電圧が4.2Vに至るまで充電を行い、4.2Vの定電圧で電流が50mAになるまで充電を行った後、0.56Aの定電流で電圧が2.5Vに至るまで放電を行ったときの容量である。   In this example, the capacity of the battery was measured. The battery has a capacity of 25 ° C. with a constant current of 1.4 A until the voltage reaches 4.2 V, and after charging with a constant voltage of 4.2 V until the current reaches 50 mA, the battery capacity is 0 The capacity when discharging is performed until the voltage reaches 2.5 V at a constant current of .56 A.

〔考察〕
図5〜7に基づいて実施例1〜3の結果を考察する。
[Discussion]
The result of Examples 1-3 is considered based on FIGS.

−実施例1−
電池1〜4では、組立後48時間後の不良率及び500サイクル後の不良率はどちらも0であった。これらの電池を分解して負極、負極側ポリマー層及び主体層側ポリマー層の各断面を観察すると、Fe又はNi等の金属元素の析出物が一部分に観察された。但し、これらの析出物は、セパレータを越えて正極に到達しておらず、負極の表面に沿って形成されていた。
Example 1
In batteries 1 to 4, the defect rate after 48 hours after assembly and the defect rate after 500 cycles were both zero. When these batteries were disassembled and the respective cross sections of the negative electrode, the negative electrode side polymer layer, and the main layer side polymer layer were observed, precipitates of metal elements such as Fe or Ni were observed in part. However, these precipitates did not reach the positive electrode beyond the separator, but were formed along the surface of the negative electrode.

一方、電池5〜7のうち内部短絡が発生した電池を同様に解析したところ、Fe又はNi等の金属元素が針状に析出しており、その析出物がセパレータを突き破って正極に達していた。   On the other hand, when a battery in which an internal short circuit occurred among the batteries 5 to 7 was analyzed in the same manner, a metal element such as Fe or Ni was deposited in a needle shape, and the deposit penetrated the separator and reached the positive electrode. .

電池1〜4及び電池5〜7の各電池においてポリエチレン膜、負極側ポリマー層、主体層側ポリマー層、及び電解液中に存在する金属の総モル数をICP分析で定量したところ、金属の総モル数は、電池1〜7においてほぼ同量であった。つまり、溶解した金属異物の量は、電池1〜4と電池5〜7とで同量であった。しかし、金属異物の析出形状が電池1〜4と電池5〜7とでは相異なったため、電池1〜4では内部短絡が発生しなかったのに対して電池5〜7では内部短絡が発生した。   In each of the batteries 1 to 4 and the batteries 5 to 7, the total number of moles of metals present in the polyethylene film, the negative electrode side polymer layer, the main layer side polymer layer, and the electrolyte solution was quantified by ICP analysis. The number of moles was almost the same in batteries 1-7. That is, the amount of dissolved metal foreign matter was the same in the batteries 1 to 4 and the batteries 5 to 7. However, since the deposit shape of the metal foreign matter was different between the batteries 1 to 4 and the batteries 5 to 7, no internal short circuit occurred in the batteries 1 to 4, whereas an internal short circuit occurred in the batteries 5 to 7.

−実施例2−
実施例1と同様の結果が得られた。
-Example 2-
The same result as in Example 1 was obtained.

−実施例3−
電池12の放電容量が電池11及び電池13の各放電容量よりも小さかった。その理由として、負極に対して不可逆容量を補填していないからである,と考えている。
Example 3
The discharge capacity of the battery 12 was smaller than the discharge capacities of the battery 11 and the battery 13. The reason is that the irreversible capacity is not compensated for the negative electrode.

電池13では、負極側ポリマー層及び主体層側ポリマー層を形成していないので、電池5〜7及び電池10と同様に針状の析出物がセパレータを貫通して正極に到達しており、その結果、内部短絡が発生した。   In the battery 13, since the negative electrode side polymer layer and the main layer side polymer layer are not formed, needle-like precipitates penetrate the separator and reach the positive electrode as in the batteries 5 to 7 and the battery 10, As a result, an internal short circuit occurred.

以上説明したように、本発明は、例えば、民生用機器の電源、自動車に搭載される電源、又は大型工具の電源に有用である。   As described above, the present invention is useful, for example, as a power source for consumer equipment, a power source mounted in an automobile, or a power source for a large tool.

1 電池ケース
2 封口板
3 ガスケット
4 正極
4A 正極集電体
4B 正極合剤層
5 負極
5A 負極集電体
5B 負極活物質層
6 セパレータ
6A 主体層
6B 第1の薄膜
6C 第2の薄膜
7a 上部絶縁板
7b 下部絶縁板
8 電極群
1 Battery case
2 Sealing plate
3 Gasket
4 Positive electrode
4A cathode current collector
4B cathode mix layer
5 Negative electrode
5A negative electrode current collector
5B Negative electrode active material layer
6 Separator
6A Main layer
6B 1st thin film
6C second thin film
7a Upper insulation plate
7b Lower insulation plate
8 electrode group

Claims (10)

正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、非水電解質とが電池ケース内に収容された非水電解質二次電池であって、
前記セパレータは、主体層と、複数の薄膜とを有し、
前記複数の薄膜のそれぞれは、前記主体層よりも薄い膜厚を有しており、前記主体層よりも小さなイオン透過率を有しており、
前記複数の薄膜は、相異なるイオン透過率を有している非水電解質二次電池。
A non-aqueous electrolyte secondary battery in which a positive electrode, a negative electrode, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, and a non-aqueous electrolyte are housed in a battery case,
The separator has a main layer and a plurality of thin films,
Each of the plurality of thin films has a smaller film thickness than the main layer, and has a smaller ion permeability than the main layer,
The plurality of thin films are non-aqueous electrolyte secondary batteries having different ion transmittances.
請求項1に記載の非水電解質二次電池であって、
前記複数の薄膜のうちイオン透過率が最も小さな薄膜は、前記負極の表面上に設けられている非水電解質二次電池。
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1,
The thin film having the smallest ion permeability among the plurality of thin films is a non-aqueous electrolyte secondary battery provided on the surface of the negative electrode.
請求項2に記載の非水電解質二次電池であって、
前記複数の薄膜のうちイオン透過率が最も小さな薄膜は、前記負極の表面上に接着されている非水電解質二次電池。
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 2,
The thin film having the smallest ion permeability among the plurality of thin films is a non-aqueous electrolyte secondary battery bonded on the surface of the negative electrode.
請求項1に記載の非水電解質二次電池であって、
前記複数の薄膜は、前記正極から前記負極へ向かうにつれてイオン透過率が小さくなるように配置されている非水電解質二次電池。
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1,
The non-aqueous electrolyte secondary battery in which the plurality of thin films are arranged such that the ion permeability decreases from the positive electrode toward the negative electrode.
請求項4に記載の非水電解質二次電池であって、
前記主体層は、前記正極の表面上に設けられており、
前記複数の薄膜のうちイオン透過率が最も大きな薄膜は、前記主体層と一体である非水電解質二次電池。
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 4,
The main layer is provided on a surface of the positive electrode;
The thin film having the highest ion permeability among the plurality of thin films is a non-aqueous electrolyte secondary battery integrated with the main layer.
請求項1に記載の非水電解質二次電池であって、
前記複数の薄膜は、相異なるヘキサフルオロプロピレン濃度を有し、
ヘキサフルオロプロピレンの濃度が低い薄膜は、ヘキサフルオロプロピレンの濃度が高い薄膜よりも、小さなイオン透過率を有する非水電解質二次電池。
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1,
The plurality of thin films have different hexafluoropropylene concentrations,
A thin film having a low hexafluoropropylene concentration is a non-aqueous electrolyte secondary battery having a smaller ion permeability than a thin film having a high hexafluoropropylene concentration.
請求項6に記載の非水電解質二次電池であって、
前記複数の薄膜のそれぞれは、ヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとの共重合体を含んでいる非水電解質二次電池。
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 6,
Each of the plurality of thin films is a non-aqueous electrolyte secondary battery including a copolymer of hexafluoropropylene and vinylidene fluoride.
請求項6に記載の非水電解質二次電池であって、
前記複数の薄膜のうちイオン透過率が最も小さな薄膜は、ヘキサフルオロプロピレンを含んでおらず、ポリフッ化ビニリデンからなる非水電解質二次電池。
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 6,
The thin film having the smallest ion permeability among the plurality of thin films does not contain hexafluoropropylene and is a non-aqueous electrolyte secondary battery made of polyvinylidene fluoride.
請求項1に記載の非水電解質二次電池であって、
前記正極は、リチウムと前記リチウム以外の金属である第1の金属と酸素とを含む複合酸化物を有し、
前記正極及び前記負極が有するリチウムの総モル数をx[mol]とし、前記複合酸化物における前記第1の金属の総モル数をy[mol]としたとき、x/yは1.05よりも大きい非水電解質二次電池。
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1,
The positive electrode has a composite oxide containing lithium, a first metal that is a metal other than lithium and oxygen, and
When the total number of moles of lithium in the positive electrode and the negative electrode is x [mol] and the total number of moles of the first metal in the composite oxide is y [mol], x / y is 1.05 or more. Large non-aqueous electrolyte secondary battery.
請求項9に記載の非水電解質二次電池であって、
前記負極は、珪素、錫、又は、珪素若しくは錫を含む化合物を有している非水電解質二次電池。
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 9,
The non-aqueous electrolyte secondary battery in which the negative electrode has silicon, tin, or a compound containing silicon or tin.
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